外观模式3

3.3  模式讲解

3.3.1  认识外观模式

（1）外观模式的目的

外观模式的目的不是给子系统添加新的功能接口，而是为了让外部减少与子系统内多个模块的交互，松散耦合，从而让外部能够更简单的使用子系统。

这点要特别注意，因为外观是当作子系统对外的接口出现的，虽然也可以在这里定义一些子系统没有的功能，但不建议这么做。外观应该是包装已有的功能，它主要负责组合已有功能来实现客户需要，而不是添加新的实现。

（2）使用外观跟不使用相比有何变化

看到Facade的实现，可能有些朋友会说，这不就是把原来在客户端的代码搬到Facade里面了吗？没有什么大变化啊？

没错，说的很对，表面上看就是把客户端的代码搬到Facade里面了，但实质是发生了变化的，请思考：Facade到底位于何处呢？是位于客户端还是在由A、B、C模块组成的系统这边呢？

答案肯定是在系统这边，这有什么不一样吗？

当然有了，如果Facade在系统这边，那么它就相当于屏蔽了外部客户端和系统内部模块的交互，从而把A、B、C模块组合成为一个整体对外，不但方便了客户端的调用，而且封装了系统内部的细节功能，也就是说Facade与各个模块交互的过程已经是内部实现了。这样一来，如果今后调用模块的算法发生了变化，比如变化成要先调用B，然后调用A，那么只需要修改Facade的实现就可以了。

       另外一个好处，Facade的功能可以被很多个客户端调用，也就是说Facade可以实现功能的共享，也就是实现复用。同样的调用代码就只用在Facade里面写一次就好了，而不用在多个调用的地方重复写。

       还有一个潜在的好处，对使用Facade的人员来说，Facade大大节省了他们的学习成本，他们只需要了解Facade即可，无需再深入到子系统内部，去了解每个模块的细节，也不用和这多个模块交互，从而使得开发简单，学习也容易。

（3）有外观，但是可以不使用

虽然有了外观，如果有需要，外部还是可以绕开Facade，直接调用某个具体模块的接口，这样就能实现兼顾组合功能和细节功能。比如在客户端就想要使用A模块的功能，那么就不需要使用Facade，可以直接调用A模块的接口。

示例代码如下：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

       AModuleApi a = new AModuleImpl();

       a.testA();

    }

}

（4）外观提供了缺省的功能实现

    现在的系统是越做越大、越来越复杂，对软件的要求也就更高。为了提高系统的可重用性，通常会把一个大的系统分成很多个子系统，再把一个子系统分成很多更小的子系统，一直分下去，分到一个一个小的模块，这样一来，子系统的重用性会得到加强，也更容易对子系统进行定制和使用。

    但是这也带来一个问题，如果用户不需要对子系统进行定制，仅仅就是想要使用它们来完成一定的功能，那么使用起来会比较麻烦，需要跟这多个模块交互。

    外观对象就可以为用户提供一个简单的、缺省的实现，这个实现对大多数的用户来说都是已经足够了的。但是外观并不限制那些需要更多定制功能的用户，直接越过外观去访问内部的模块的功能。

（5）外观模式的调用顺序示意图

外观模式的调用顺序如图3.6所示：

 

图3.6  外观模式调用顺序示意图

3.3.2  外观模式的实现

（1）Facade的实现

对于一个子系统而言，外观类不需要很多，通常可以实现成为一个单例。

也可以直接把外观中的方法实现成为静态的方法，这样就可以不需要创建外观对象的实例而直接就可以调用，这种实现相当于把外观类当成一个辅助工具类实现。简要的示例代码如下：

public class Facade {

    private Facade(){     }

    public static void test(){

       AModuleApi a = new AModuleImpl();

       a.testA();

       BModuleApi b = new BModuleImpl();

       b.testB();

       CModuleApi c = new CModuleImpl();

       c.testC();

    }

}

（2）Facade可以实现成为interface

虽然Facade通常直接实现成为类，但是也可以把Facade实现成为真正的interface，只是这样会增加系统的复杂程度，因为这样会需要一个Facade的实现，还需要一个来获取Facade接口对象的工厂，此时结构如图3.7所示：

 

图3.7  外观实现成为接口的结构示意图

（3）Facade实现成为interface的附带好处

如果把Facade实现成为接口，还附带一个功能，就是能够有选择性的暴露接口方法，尽量减少模块对子系统外提供的接口方法。

换句话说，一个模块的接口里面定义的方法可以分成两部分，一部分是给子系统外部使用的，一部分是子系统内部的模块间相互调用时使用的。有了Facade接口，那么用于子系统内部的接口功能就不用暴露给子系统外部了。

比如，定义如下的A、B、C模块的接口：

public interface AModuleApi {

public void a1();

public void a2();

   

public void a3();

}

同理定义B、C模块的接口

public interface BModuleApi {

//对子系统外部

    public void b1();

    //子系统内部使用

    public void b2();

    //子系统内部使用

    public void b3();

}

public interface CModuleApi {

    //对子系统外部

    public void c1();

    //子系统内部使用

    public void c2();

    //子系统内部使用

    public void c3();

}

    定义好了各个模块的接口，接下来定义Facade的接口：

public interface FacadeApi {

public void a1();

public void b1();

public void c1();

   

 

public void test();

}

这样定义Facade的话，外部只需要有Facade接口，就不再需要其它的接口了，这样就能有效地屏蔽内部的细节，免得客户端去调用A模块的接口时，发现了一些不需要它知道的接口，这会造成“接口污染”。

比如a2、a3方法就不需要让客户端知道，否则既暴露了内部的细节，又让客户端迷惑。对客户端来说，他可能还要去思考a2、a3方法用来干什么呢？其实a2、a3方法是对内部模块之间交互的，原本就不是对子系统外部的，所以干脆就不要让客户端知道。

（4）Facade的方法实现

Facade的方法实现中，一般是负责把客户端的请求转发给子系统内部的各个模块进行处理，Facade的方法本身并不进行功能的处理，Facade的方法的实现只是实现一个功能的组合调用。

当然在Facade中实现一个逻辑处理也并无不可，但是不建议这样做，这不是Facade的本意，也超出了Facade的边界。

3.3.3  外观模式的优缺点

l          松散耦合
    外观模式松散了客户端与子系统的耦合关系，让子系统内部的模块能更容易扩展和维护。

l          简单易用
    外观模式让子系统更加易用，客户端不再需要了解子系统内部的实现，也不需要跟众多子系统内部的模块进行交互，只需要跟外观交互就可以了，相当于外观类为外部客户端使用子系统提供了一站式服务。

l          更好的划分访问层次
    通过合理使用Facade，可以帮助我们更好的划分访问的层次。有些方法是对系统外的，有些方法是系统内部使用的。把需要暴露给外部的功能集中到外观中，这样既方便客户端使用，也很好的隐藏了内部的细节。

l          过多的或者是不太合理的Facade也容易让人迷惑，到底是调用Facade好呢，还是直接调用模块好。

3.3.4  思考外观模式

1：外观模式的本质

外观模式的本质：封装交互，简化调用。

Facade封装了子系统外部和子系统内多个模块的交互过程，从而简化外部的调用。通过外观，子系统为外部提供一些高层的接口，以方便它们的使用。

2：对设计原则的体现

       外观模式很好的体现了“最少知识原则”。

       如果不使用外观模式，客户端通常需要和子系统内部的多个模块交互，也就是说客户端会有很多的朋友，客户端和这些模块之间都有依赖关系，任意一个模块的变动都可能会引起客户端的变动。

       使用外观模式过后，客户端只需要和外观类交互，也就是说客户端只有外观类这一个朋友，客户端就不需要去关心子系统内部模块的变动情况了，客户端只是和这个外观类有依赖关系。

这样一来，客户端不但简单，而且这个系统会更有弹性。当系统内部多个模块发生变化的时候，这个变化可以被这个外观类吸收和消化，并不需要影响到客户端，换句话说就是：可以在不影响客户端的情况下，实现系统内部的维护和扩展。

3：何时选用外观模式

建议在如下情况中，选用外观模式：

• 如果你希望为一个复杂的子系统提供一个简单接口的时候，可以考虑使用外观模式，使用外观对象来实现大部分客户需要的功能，从而简化客户的使用
• 如果想要让客户程序和抽象类的实现部分松散耦合，可以考虑使用外观模式，使用外观对象来将这个子系统与它的客户分离开来，从而提高子系统的独立性和可移植性
• 如果构建多层结构的系统，可以考虑使用外观模式，使用外观对象作为每层的入口，这样可以简化层间调用，也可以松散层次之间的依赖关系

3.3.5  相关模式

l          外观模式和中介者模式
    这两个模式非常类似，但是有本质的区别。
    中介者模式主要用来封装多个对象之间相互的交互，多用在系统内部的多个模块之间；而外观模式封装的是单向的交互，是从客户端访问系统的调用，没有从系统中来访问客户端的调用。
    在中介者模式的实现里面，是需要实现具体的交互功能的；而外观模式的实现里面，一般是组合调用或是转调内部实现的功能，通常外观模式本身并不实现这些功能。
    中介者模式的目的主要是松散多个模块之间的耦合，把这些耦合关系全部放到中介者中去实现；而外观模式的目的是简化客户端的调用，这点和中介者模式也不同。

l          外观模式和单例模式
    通常一个子系统只需要一个外观实例，所以外观模式可以和单例模式组合使用，把Facade类实现成为单例。当然，也可以跟前面示例的那样，把外观类的构造方法私有化，然后把提供给客户端的方法实现成为静态的。

l          外观模式和抽象工厂模式
    外观模式的外观类通常需要和系统内部的多个模块交互，每个模块一般都有自己的接口，所以在外观类的具体实现里面，需要获取这些接口，然后组合这些接口来完成客户端的功能。
    那么怎么获取这些接口呢？就可以和抽象工厂一起使用，外观类通过抽象工厂来获取所需要的接口，而抽象工厂也可以把模块内部的实现对Facade进行屏蔽，也就是说Facade也仅仅只是知道它从模块中获取的它需要的功能，模块内部的细节，Facade也不知道了。