一文徹底搞明白外觀模式
本篇講解Java設計模式中的外觀模式，分為定義、模式應用前案例、結構、模式應用后案例、適用場景、模式可能存在的困惑和本質探討7個部分。
定義
外觀模式是為子系統中的一組接口提供一個一致的界面，外觀模式定義了一個高層接口，這個接口使得這一子系統更加容易使用。
在新的分類方式中，外觀模式被劃分至類之間的交互類別中，其簡化的是一個類與一組類之間的交互耦合問題。
模式應用前案例
在外觀模式中，列舉一個電商領域的案例。先來看一下未使用外觀模式前的代碼實現。
電商領域通常包括庫存子系統、支付子系統和物流子系統，代碼如下。
public class InventorySystem {//庫存子系統
public void updateInventory(String product, int quantity) {
System.out.println("Updating inventory for " + product + ": " + quantity);
}
}
public class PaymentSystem {//支付子系統
public void processPayment(double amount) {
System.out.println("Processing payment: $" + amount);
}
}
public class ShippingSystem {//物流子系統
public void shipOrder(String address) {
System.out.println("Shipping order to address: " + address);
}
}調用方代碼如下。
public class Client {//調用方代碼
public static void main(String[] args) {
InventorySystem inventory = new InventorySystem();
PaymentSystem payment = new PaymentSystem();
ShippingSystem shipping = new ShippingSystem();
inventory.updateInventory("Computer", 1);
payment.processPayment(1500);
shipping.shipOrder("123 Main Street");
}
}在上述代碼中，不難發現，調用方與各個子系統直接耦合，這樣主要帶來兩個問題。
一個問題是調用方需要知曉每一個子系統的細節。在某些情況下，這些子系統之間的關系也需要知曉。
另一個問題是如果子系統代碼發生變更，調用方代碼也需要受到關聯影響。
結構
外觀模式的示例代碼如下。
public class SubSystemOne {
public void MethodOne() {
System.out.println("Called SubSystemComponentOne's methodOne()");
}
}
public class SubSystemTwo {
public void MethodTwo() {
System.out.println("Called SubSystemComponentTwo's MethodTwo()");
}
}
public class SubSystemThree {
public void MethodThree() {
System.out.println("Called SubSystemComponentThree's methodThree()");
}
}
public class SubSystemFour {
public void MethodFour() {
System.out.println("Called SubSystemComponentFour's MethodFour()");
}
}
public class Facade {
private SubSystemOne componentOne;
private SubSystemTwo componentTwo;
private SubSystemThree componentThree;
private SubSystemFour componentFour;
public Facade() {
componentOne = new SubSystemOne();
componentTwo = new SubSystemTwo();
componentThree = new SubSystemThree();
componentFour = new SubSystemFour();
}
public void MethodA() {
componentOne.MethodOne();
componentTwo.MethodTwo();
componentThree.MethodThree();
}
public void MethodB() {
componentTwo.MethodTwo();
componentThree.MethodThree();
componentFour.MethodFour();
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Facade facade = new Facade();
// 客戶端只需要調用外觀類提供的接口
facade.MethodA();
facade.MethodB();
}
}模式應用后案例
上述電商領域的案例，在應用外觀模式之后的代碼實現如下。
庫存子系統、支付子系統和物流子系統的代碼不變。
public class InventorySystem {//庫存子系統
public void updateInventory(String product, int quantity) {
System.out.println("Updating inventory for " + product + ": " + quantity);
}
}
public class PaymentSystem {//支付子系統
public void processPayment(double amount) {
System.out.println("Processing payment: $" + amount);
}
}
public class ShippingSystem {//物流子系統
public void shipOrder(String address) {
System.out.println("Shipping order to address: " + address);
}
}按照外觀模式，增加了一個外觀類。
public class OrderFacade {//訂單外觀類
private final InventorySystem inventory;
private final PaymentSystem payment;
private final ShippingSystem shipping;
public OrderFacade() {
this.inventory = new InventorySystem();
this.payment= new PaymentSystem();
this.shipping= new ShippingSystem();
}
//提供一個簡化方法來處理整個訂單流程
public void placeOrder(String product, int quantity,double amount,String address){
this.inventory.updateInventory(product,quantity);
this.payment.processPayment(amount);
this.shipping.shipOrder(address);
}
}最后，調用方代碼修改如下。
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//使用外觀模式進行下單操作
OrderFacade facade= new OrderFacade();
facade.placeOrder("Computer", 1, 1500.00,"123 Main Street");
}
}可以看到，代碼的復雜性已經挪到外觀類中實現，調用方代碼變得非常簡潔清晰。
適用場景
外觀模式適用于以下場景：
1、多個子系統或接口需要通過一定的交互共同為調用方服務，如果希望子系統后續可以相對調用方獨立進行演進，可以考慮外觀模式
2、需求實現新功能時，需要依賴企業中的遺留系統的功能。由于遺留系統通常后續會安排下線。此時就不建議將遺留系統的接口直接對調用方暴露，而是在一個外觀類中封裝新增加的功能和遺留系統功能
模式可能存在的困惑
困惑1：外觀模式定義中提到的“界面”，具體是什么含義？
在外觀模式中，多個子系統屬于一個大的系統。界面可以理解為這個大系統對外暴露的契約接口。調用方只能通過界面來與系統進行交互。
本質
對于一個系統來講，對外暴露清晰簡潔的接口是非常有必要的。這不僅可以節省與調用方的溝通成本，也可以與調用方相對解耦，以便后續獨立進行演進。
在系統建設初期，和調用方會制定契約接口。但是隨著系統功能越來越多，經常會發現調用方需要依賴的接口越來越多，此時就可以將相互有關系的接口，再通過外觀類這一層進行再封裝，始終保持對外的簡潔性。
此外，在外觀模式下，外觀類通常并不新增功能，僅僅是封裝已有多個子系統的交互關系。
