一、为什么需要外观模式？
在开发或测试过程中，你是否曾因为子系统之间复杂的调用流程而感到困扰？你是否遇到过为实现一个功能而深入多个模块，结果导致代码冗长、难以维护？
外观模式正是为解决这类问题而生，它通过一个高层接口，将复杂子系统隐藏起来，简化了开发者的调用方式。
二、什么是外观模式？
外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，旨在为多个复杂的子系统提供一个一致的接口。它能有效隐藏系统的复杂性，使客户端可以更加便捷地与这些子系统进行交互。
核心思想：
1.为子系统提供统一入口：将多个复杂的子系统接口封装为一个简单的高层接口。
2.隐藏系统复杂性：客户端只需与外观类交互，无需了解子系统的具体实现。
外观模式的代码结构：
1.子系统类（Subsystem Classes）：
处理具体业务逻辑，独立实现功能，提供细粒度接口但不直接暴露给客户端。
2.外观类（Facade Class）：
提供统一的高层接口，持有子系统引用并协调其调用，隐藏复杂实现。
3.统一接口方法（HighLevel Methods）：
将多个子系统调用整合为单一入口，是外观类对外暴露的接口。
4.客户端代码（Client Code）：
通过外观类与系统交互，无需了解子系统的实现细节。
三、外观模式实例
场景：一个在线支付系统，包含多个子系统，用户验证、支付处理、发票生成等。
传统的实现方式是每个模块都被单独调用，而外观模式通过提供一个统一的支付接口，简化了这一过程。
外观模式代码如下
1.用户验证子系统类 (UserValidation)
// 用户验证子系统
class UserValidation {public boolean validateUser(String userId) {System.out.println("Validating user: " + userId);return true; // 假设验证成功}
}
2.支付处理子系统类 (PaymentProcessing)
// 支付处理子系统
class PaymentProcessing {public void processPayment(double amount) {System.out.println("Processing payment of: $" + amount);}
}
3.发票生成子系统类 (InvoiceGeneration)
// 发票生成子系统
class InvoiceGeneration {public void generateInvoice(String userId, double amount) {System.out.println("Generating invoice for user " + userId + " amounting to $" + amount);}
}
4.外观类 (PaymentFacade)
外观类PaymentFacade对外提供统一的支付接口，内部协调子系统完成任务。
// 外观类，提供统一对外接口
class PaymentFacade {private UserValidation userValidation;private PaymentProcessing paymentProcessing;private InvoiceGeneration invoiceGeneration;// 构造函数，初始化子系统public PaymentFacade() {// 初始化用户验证子系统userValidation = new UserValidation();// 初始化支付处理子系统paymentProcessing = new PaymentProcessing();// 初始化发票生成子系统invoiceGeneration = new InvoiceGeneration();}// 统一支付接口public void makePayment(String userId, double amount) {if (userValidation.validateUser(userId)) {paymentProcessing.processPayment(amount);invoiceGeneration.generateInvoice(userId, amount);System.out.println("Payment process complete for user: " + userId);} else {System.out.println("User validation failed.");}}
}
5.客户端代码
客户端通过外观类调用支付接口，无需了解子系统的复杂逻辑。
// 客户端代码，使用外观模式简化调用
public class Client {public static void main(String[] args) {PaymentFacade paymentFacade = new PaymentFacade();paymentFacade.makePayment("user123", 150.0);}
}
代码说明：
1.子系统职责
• UserValidation：负责用户身份验证。
• PaymentProcessing：处理支付逻辑。
• InvoiceGeneration：生成发票。
2.外观类职责
外观类PaymentFacade统一管理用户验证、支付处理和发票生成三个子系统。
PaymentFacade对外提供makePayment方法，隐藏了子系统的复杂实现。
3.简化调用
客户端调用外观类的makePayment方法即可完成支付流程，无需直接与每个子系统交互。
四、外观模式的价值
1.简化调用
客户端通过外观类即可完成复杂系统调用，降低使用难度，提高开发效率。
2.降低耦合
客户端仅依赖外观类，与子系统内部解耦，提升系统灵活性与独立性。
3.增强安全性
外观类屏蔽了子系统细节，客户端通过外观类访问子系统，避免误操作，提升系统安全性。
4.提升可维护性
通过外观类整合子系统，便于后期维护和扩展。
五、外观模式的适用场景
1.简化复杂系统调用
当子系统接口复杂且使用频繁时，外观模式能显著简化客户端调用流程，如在线支付系统、多模块服务调用等。
2.系统重构
在重构时，通过外观模式封装旧模块，减少对客户端的影响。
3.多层嵌套逻辑
系统嵌套层次过深时，外观模式能帮助客户端屏蔽复杂的嵌套细节，对外提供简洁的接口调用方式。
六、使用外观模式的注意事项
1.统一接口设计
外观类应尽量涵盖客户端可能需要的所有功能，同时避免添加不必要的功能。
2.耦合性权衡
外观模式降低了客户端与子系统的耦合，但增加了外观类与子系统的依赖。设计时尽量减少外观类对具体子系统的强依赖，以保持子系统的独立性和灵活性。
3.功能模块分拆
对于复杂系统，如子系统数量庞大，可将外观类拆分为多个模块，每个模块负责部分子系统的接口调用。同时合理划分访问层次：常用功能设计为高层接口。不常用功能放在底层实现，提升代码可读性和维护性。
七、总结
外观模式通过封装复杂子系统的实现细节，提供一个简洁清晰的接口，是实现高内聚、低耦合的重要工具。它不仅能简化代码结构、降低开发成本，还可以提升测试的便利性和稳定性。
