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23种设计模式之《外观模式（Facade）》在c#中的应用及理解

news 来源：原创 2025/5/20 8:05:46

程序设计中的主要设计模式通常分为三大类，共23种：

1. 创建型模式（Creational Patterns）

单例模式（Singleton）：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
工厂方法模式（Factory Method）：定义创建对象的接口，由子类决定实例化哪个类。
抽象工厂模式（Abstract Factory）：提供一个创建一系列相关或依赖对象的接口，而无需指定具体类。
建造者模式（Builder）：将一个复杂对象的构建与其表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示。
原型模式（Prototype）：通过复制现有对象来创建新对象。

2. 结构型模式（Structural Patterns）

适配器模式（Adapter）：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。
桥接模式（Bridge）：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。
组合模式（Composite）：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。
装饰器模式（Decorator）：动态地给对象添加职责，相比生成子类更为灵活。
外观模式（Facade）：为子系统中的一组接口提供一个统一的接口。
享元模式（Flyweight）：通过共享技术有效地支持大量细粒度对象。
代理模式（Proxy）：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

3. 行为型模式（Behavioral Patterns）

责任链模式（Chain of Responsibility）：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者与接收者耦合。
命令模式（Command）：将请求封装为对象，使你可以用不同的请求对客户进行参数化。
解释器模式（Interpreter）：给定一个语言，定义其文法的一种表示，并定义一个解释器。
迭代器模式（Iterator）：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部表示。
中介者模式（Mediator）：定义一个中介对象来封装一系列对象之间的交互。
备忘录模式（Memento）：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。
观察者模式（Observer）：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象改变状态时，所有依赖者都会收到通知并自动更新。
状态模式（State）：允许对象在其内部状态改变时改变其行为。
策略模式（Strategy）：定义一系列算法，将它们封装起来，并使它们可以互相替换。
模板方法模式（Template Method）：定义一个操作中的算法骨架，将一些步骤延迟到子类中。
访问者模式（Visitor）：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，使你可以在不改变各元素类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

4.外观模式（Facade Pattern）简介

外观模式是一种结构型设计模式，它为复杂的子系统提供一个简化的接口。外观模式通过定义一个高层接口，使得客户端更容易使用子系统，而无需了解其内部的复杂性。

外观模式的主要角色：

Facade（外观）：提供一个简化的接口，封装了子系统的复杂性。客户端通过外观类与子系统交互。
Subsystem Classes（子系统类）：实现子系统的功能。外观类将这些类组合在一起，提供一个统一的接口。

5.外观模式的适用场景：

简化复杂系统：当系统非常复杂时，外观模式可以为客户端提供一个简单的接口，隐藏系统的复杂性。
解耦客户端与子系统：外观模式可以将客户端与子系统解耦，使得子系统的变化不会影响到客户端。
分层设计：外观模式可以用于分层设计中，为每一层提供一个统一的接口。

6.C# 代码示例

下面是一个简单的C#示例，展示了如何使用外观模式来简化一个家庭影院系统的操作。

csharp

using System;

// 子系统类：DVD播放器
public class DvdPlayer
{
    public void On()
    {
        Console.WriteLine("DVD Player is on");
    }

    public void Play(string movie)
    {
        Console.WriteLine("Playing movie: " + movie);
    }

    public void Off()
    {
        Console.WriteLine("DVD Player is off");
    }
}

// 子系统类：投影仪
public class Projector
{
    public void On()
    {
        Console.WriteLine("Projector is on");
    }

    public void WideScreenMode()
    {
        Console.WriteLine("Projector is in widescreen mode");
    }

    public void Off()
    {
        Console.WriteLine("Projector is off");
    }
}

// 子系统类：音响系统
public class SoundSystem
{
    public void On()
    {
        Console.WriteLine("Sound System is on");
    }

    public void SetVolume(int level)
    {
        Console.WriteLine("Sound System volume set to " + level);
    }

    public void Off()
    {
        Console.WriteLine("Sound System is off");
    }
}

// 外观类：家庭影院外观
public class HomeTheaterFacade
{
    private DvdPlayer _dvdPlayer;
    private Projector _projector;
    private SoundSystem _soundSystem;

    public HomeTheaterFacade(DvdPlayer dvdPlayer, Projector projector, SoundSystem soundSystem)
    {
        _dvdPlayer = dvdPlayer;
        _projector = projector;
        _soundSystem = soundSystem;
    }

    public void WatchMovie(string movie)
    {
        Console.WriteLine("Get ready to watch a movie...");
        _dvdPlayer.On();
        _projector.On();
        _projector.WideScreenMode();
        _soundSystem.On();
        _soundSystem.SetVolume(10);
        _dvdPlayer.Play(movie);
    }

    public void EndMovie()
    {
        Console.WriteLine("Shutting down the home theater...");
        _dvdPlayer.Off();
        _projector.Off();
        _soundSystem.Off();
    }
}

// 客户端代码
public class Client
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // 创建子系统对象
        DvdPlayer dvdPlayer = new DvdPlayer();
        Projector projector = new Projector();
        SoundSystem soundSystem = new SoundSystem();

        // 创建外观对象
        HomeTheaterFacade homeTheater = new HomeTheaterFacade(dvdPlayer, projector, soundSystem);

        // 使用外观类来简化操作
        homeTheater.WatchMovie("Inception");
        Console.WriteLine("\nMovie is playing...\n");
        homeTheater.EndMovie();
    }
}

7.代码解析

子系统类：DvdPlayer、Projector 和 SoundSystem 是子系统类，分别代表家庭影院系统中的不同组件。每个类都有自己的方法，如打开、关闭、播放等。
外观类：HomeTheaterFacade 是外观类，它封装了子系统的复杂性，并提供了一个简化的接口 WatchMovie 和 EndMovie。客户端只需要调用这两个方法，就可以完成看电影和关闭家庭影院的操作。
客户端代码：客户端通过创建子系统对象并将其传递给外观类来使用外观模式。然后，客户端只需调用外观类的方法，而无需直接与子系统类交互。