22. 外觀模式（Facade模式）詳解

在現(xiàn)實(shí)生活中，常常存在辦事較復(fù)雜的例子，如辦房產(chǎn)證或注冊一家公司，有時(shí)要同多個(gè)部門聯(lián)系，這時(shí)要是有一個(gè)綜合部門能解決一切手續(xù)問題就好了。

軟件設(shè)計(jì)也是這樣，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的功能越來越強(qiáng)，子系統(tǒng)會(huì)越來越多，客戶對系統(tǒng)的訪問也變得越來越復(fù)雜。這時(shí)如果系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生改變，客戶端也要跟著改變，這違背了“開閉原則”，也違背了“迪米特法則”，所以有必要為多個(gè)子系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一的接口，從而降低系統(tǒng)的耦合度，這就是外觀模式的目標(biāo)。

圖 1 給出了客戶去當(dāng)?shù)胤慨a(chǎn)局辦理房產(chǎn)證過戶要遇到的相關(guān)部門。

辦理房產(chǎn)證過戶的相關(guān)部門

圖1 辦理房產(chǎn)證過戶的相關(guān)部門

外觀模式的定義與特點(diǎn)

外觀（Facade）模式的定義：是一種通過為多個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)提供一個(gè)一致的接口，而使這些子系統(tǒng)更加容易被訪問的模式。該模式對外有一個(gè)統(tǒng)一接口，外部應(yīng)用程序不用關(guān)心內(nèi)部子系統(tǒng)的具體的細(xì)節(jié)，這樣會(huì)大大降低應(yīng)用程序的復(fù)雜度，提高了程序的可維護(hù)性。

外觀（Facade）模式是“迪米特法則”的典型應(yīng)用，它有以下主要優(yōu)點(diǎn)。

  1. 降低了子系統(tǒng)與客戶端之間的耦合度，使得子系統(tǒng)的變化不會(huì)影響調(diào)用它的客戶類。
  2. 對客戶屏蔽了子系統(tǒng)組件，減少了客戶處理的對象數(shù)目，并使得子系統(tǒng)使用起來更加容易。
  3. 降低了大型軟件系統(tǒng)中的編譯依賴性，簡化了系統(tǒng)在不同平臺(tái)之間的移植過程，因?yàn)榫幾g一個(gè)子系統(tǒng)不會(huì)影響其他的子系統(tǒng)，也不會(huì)影響外觀對象。

外觀（Facade）模式的主要缺點(diǎn)如下。

  1. 不能很好地限制客戶使用子系統(tǒng)類。
  2. 增加新的子系統(tǒng)可能需要修改外觀類或客戶端的源代碼，違背了“開閉原則”。

外觀模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

外觀（Facade）模式的結(jié)構(gòu)比較簡單，主要是定義了一個(gè)高層接口。它包含了對各個(gè)子系統(tǒng)的引用，客戶端可以通過它訪問各個(gè)子系統(tǒng)的功能?，F(xiàn)在來分析其基本結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。

1. 模式的結(jié)構(gòu)

外觀（Facade）模式包含以下主要角色。

  1. 外觀（Facade）角色：為多個(gè)子系統(tǒng)對外提供一個(gè)共同的接口。
  2. 子系統(tǒng)（Sub System）角色：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的部分功能，客戶可以通過外觀角色訪問它。
  3. 客戶（Client）角色：通過一個(gè)外觀角色訪問各個(gè)子系統(tǒng)的功能。

其結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示。

外觀模式的結(jié)構(gòu)圖

圖2 外觀（Facade）模式的結(jié)構(gòu)圖

2. 模式的實(shí)現(xiàn)

外觀模式的實(shí)現(xiàn)代碼如下：

package facade;
public class FacadePattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Facade f=new Facade();
        f.method();
    }
}
//外觀角色
class Facade
{
    private SubSystem01 obj1=new SubSystem01();
    private SubSystem02 obj2=new SubSystem02();
    private SubSystem03 obj3=new SubSystem03();
    public void method()
    {
        obj1.method1();
        obj2.method2();
        obj3.method3();
    }
}
//子系統(tǒng)角色
class SubSystem01
{
    public  void method1()
    {
        System.out.println("子系統(tǒng)01的method1()被調(diào)用！");
    }   
}
//子系統(tǒng)角色
class SubSystem02
{
    public  void method2()
    {
        System.out.println("子系統(tǒng)02的method2()被調(diào)用！");
    }   
}
//子系統(tǒng)角色
class SubSystem03
{
    public  void method3()
    {
        System.out.println("子系統(tǒng)03的method3()被調(diào)用！");
    }   
}

程序運(yùn)行結(jié)果如下：

子系統(tǒng)01的method1()被調(diào)用！
子系統(tǒng)02的method2()被調(diào)用！
子系統(tǒng)03的method3()被調(diào)用！

外觀模式的應(yīng)用實(shí)例

【例1】用“外觀模式”設(shè)計(jì)一個(gè)婺源特產(chǎn)的選購界面。

分析：本實(shí)例的外觀角色 WySpecialty 是 JPanel 的子類，它擁有 8 個(gè)子系統(tǒng)角色 Specialty1~Specialty8，它們是圖標(biāo)類（ImageIcon）的子類對象，用來保存該婺源特產(chǎn)的圖標(biāo)（點(diǎn)此下載要顯示的婺源特產(chǎn)的圖片）。

外觀類（WySpecialty）用 JTree 組件來管理婺源特產(chǎn)的名稱，并定義一個(gè)事件處理方法 valueClianged(TreeSelectionEvent e)，當(dāng)用戶從樹中選擇特產(chǎn)時(shí)，該特產(chǎn)的圖標(biāo)對象保存在標(biāo)簽（JLabd）對象中。

客戶窗體對象用分割面板來實(shí)現(xiàn)，左邊放外觀角色的目錄樹，右邊放顯示所選特產(chǎn)圖像的標(biāo)簽。其結(jié)構(gòu)圖如圖 3 所示。

婺源特產(chǎn)管理界面的結(jié)構(gòu)圖

圖3 婺源特產(chǎn)管理界面的結(jié)構(gòu)圖

程序代碼如下：

package facade;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import javax.swing.event.*;
import javax.swing.tree.DefaultMutableTreeNode;
public class WySpecialtyFacade
{
    public static void main(String[] args)
    {
        JFrame f=new JFrame ("外觀模式: 婺源特產(chǎn)選擇測試");
        Container cp=f.getContentPane();       
        WySpecialty wys=new WySpecialty();       
        JScrollPane treeView=new JScrollPane(wys.tree);
        JScrollPane scrollpane=new JScrollPane(wys.label);       
        JSplitPane splitpane=new JSplitPane(JSplitPane.HORIZONTAL_SPLIT,true,treeView,scrollpane); //分割面版
        splitpane.setDividerLocation(230);     //設(shè)置splitpane的分隔線位置
        splitpane.setOneTouchExpandable(true); //設(shè)置splitpane可以展開或收起                       
        cp.add(splitpane);
        f.setSize(650,350);
        f.setVisible(true);   
        f.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
}
class WySpecialty extends JPanel implements TreeSelectionListener
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    final JTree tree;
    JLabel label;
    private Specialty1 s1=new Specialty1();
    private Specialty2 s2=new Specialty2();
    private Specialty3 s3=new Specialty3();
    private Specialty4 s4=new Specialty4();
    private Specialty5 s5=new Specialty5();
    private Specialty6 s6=new Specialty6();
    private Specialty7 s7=new Specialty7();
    private Specialty8 s8=new Specialty8();
    WySpecialty(){       
        DefaultMutableTreeNode top=new DefaultMutableTreeNode("婺源特產(chǎn)");
        DefaultMutableTreeNode node1=null,node2=null,tempNode=null;       
        node1=new DefaultMutableTreeNode("婺源四大特產(chǎn)（紅、綠、黑、白）");
        tempNode=new DefaultMutableTreeNode("婺源荷包紅鯉魚");
        node1.add(tempNode);
        tempNode=new DefaultMutableTreeNode("婺源綠茶");
        node1.add(tempNode);
        tempNode=new DefaultMutableTreeNode("婺源龍尾硯");
        node1.add(tempNode);
        tempNode=new DefaultMutableTreeNode("婺源江灣雪梨");
        node1.add(tempNode);
        top.add(node1);           
        node2=new DefaultMutableTreeNode("婺源其它土特產(chǎn)");
        tempNode=new DefaultMutableTreeNode("婺源酒糟魚");
        node2.add(tempNode);
        tempNode=new DefaultMutableTreeNode("婺源糟米子糕");
        node2.add(tempNode);
        tempNode=new DefaultMutableTreeNode("婺源清明果");
        node2.add(tempNode);
        tempNode=new DefaultMutableTreeNode("婺源油煎燈");
        node2.add(tempNode);
        top.add(node2);           
        tree=new JTree(top);
        tree.addTreeSelectionListener(this);
        label=new JLabel();
    }   
    public void valueChanged(TreeSelectionEvent e)
    {
        if(e.getSource()==tree)
        {
            DefaultMutableTreeNode node=(DefaultMutableTreeNode) tree.getLastSelectedPathComponent();
            if(node==null) return;
            if(node.isLeaf())
            {
                Object object=node.getUserObject();
                String sele=object.toString();
                label.setText(sele);
                label.setHorizontalTextPosition(JLabel.CENTER);
                label.setVerticalTextPosition(JLabel.BOTTOM);
                sele=sele.substring(2,4);
                if(sele.equalsIgnoreCase("荷包")) label.setIcon(s1);
                else if(sele.equalsIgnoreCase("綠茶")) label.setIcon(s2);
                else if(sele.equalsIgnoreCase("龍尾")) label.setIcon(s3);
                else if(sele.equalsIgnoreCase("江灣")) label.setIcon(s4);
                else if(sele.equalsIgnoreCase("酒糟")) label.setIcon(s5);
                else if(sele.equalsIgnoreCase("糟米")) label.setIcon(s6);
                else if(sele.equalsIgnoreCase("清明")) label.setIcon(s7);
                else if(sele.equalsIgnoreCase("油煎")) label.setIcon(s8);
                label.setHorizontalAlignment(JLabel.CENTER);
            }
        }               
    }
}
class Specialty1 extends ImageIcon
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    Specialty1()
    {
        super("src/facade/WyImage/Specialty11.jpg");
    }
}
class Specialty2 extends ImageIcon
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    Specialty2()
    {
        super("src/facade/WyImage/Specialty12.jpg");
    }
}
class Specialty3 extends ImageIcon
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    Specialty3()
    {
        super("src/facade/WyImage/Specialty13.jpg");
    }
}
class Specialty4 extends ImageIcon
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    Specialty4()
    {
        super("src/facade/WyImage/Specialty14.jpg");
    }
}
class Specialty5 extends ImageIcon
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    Specialty5()
    {
        super("src/facade/WyImage/Specialty21.jpg");
    }
}
class Specialty6 extends ImageIcon
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    Specialty6()
    {
        super("src/facade/WyImage/Specialty22.jpg");
    }
}
class Specialty7 extends ImageIcon
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    Specialty7()
    {
        super("src/facade/WyImage/Specialty23.jpg");
    }
}
class Specialty8 extends ImageIcon
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    Specialty8()
    {
        super("src/facade/WyImage/Specialty24.jpg");
    }
}

程序運(yùn)行結(jié)果如圖 4 所示。

婺源特產(chǎn)管理界面的運(yùn)行結(jié)果

圖4 婺源特產(chǎn)管理界面的運(yùn)行結(jié)果

外觀模式的應(yīng)用場景

通常在以下情況下可以考慮使用外觀模式。

  1. 對分層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，使用外觀模式定義子系統(tǒng)中每層的入口點(diǎn)可以簡化子系統(tǒng)之間的依賴關(guān)系。
  2. 當(dāng)一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的子系統(tǒng)很多時(shí)，外觀模式可以為系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的接口供外界訪問。
  3. 當(dāng)客戶端與多個(gè)子系統(tǒng)之間存在很大的聯(lián)系時(shí)，引入外觀模式可將它們分離，從而提高子系統(tǒng)的獨(dú)立性和可移植性。

外觀模式的擴(kuò)展

在外觀模式中，當(dāng)增加或移除子系統(tǒng)時(shí)需要修改外觀類，這違背了“開閉原則”。如果引入抽象外觀類，則在一定程度上解決了該問題，其結(jié)構(gòu)圖如圖 5 所示。

引入抽象外觀類的外觀模式的結(jié)構(gòu)圖

圖5 引入抽象外觀類的外觀模式的結(jié)構(gòu)圖

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