23种设计模式之【外观模式】-核心原理与 Java实践

外观模式（Facade Pattern）

外观模式是 23 种设计模式中的一种结构型模式，其核心思想是为复杂系统中的一组接口提供一个统一的高层接口，使子系统更易于使用。这种模式通过引入一个 “外观类”，封装子系统的复杂性，为客户端提供简单直观的访问入口，从而降低客户端与子系统之间的耦合度。

核心原理

外观角色（Facade）：
提供一个统一的接口，封装子系统的复杂交互逻辑
客户端通过外观类访问子系统，无需直接与子系统交互
子系统角色（Subsystem）：
由多个相关联的类组成，实现子系统的具体功能
对子系统而言，外观类只是另一个客户端，不影响子系统内部结构
客户端（Client）：
通过外观类与子系统交互，无需了解子系统的内部实现
简化了与复杂系统的交互过程

外观模式的核心是 “封装复杂性，提供简化接口”，遵循 “最少知识原则”（迪米特原则），减少客户端需要了解的类和方法数量。

Java 实践示例

以 “家庭影院系统” 为例实现外观模式：
家庭影院包含多个设备（投影仪、音响、播放器、灯光等）
观看电影需要协调多个设备的操作（开投影仪、开音响、关灯光等）
外观类封装这些复杂操作，提供 “一键观影” 的简化接口

package com.example.demo;public class FacadePattern {public static void main(String[] args) {// 创建子系统组件Projector projector = new Projector();SoundSystem soundSystem = new SoundSystem();Player player = new Player();Light light = new Light();// 创建外观类HomeTheaterFacade theaterFacade = new HomeTheaterFacade(projector, soundSystem, player, light);System.out.println("=== 准备观看电影 ===");theaterFacade.watchMovie("星际穿越");System.out.println("\n=== 电影结束 ===");theaterFacade.endMovie();}// 子系统：投影仪public static class Projector {public void on() {System.out.println("投影仪已开启");}public void off() {System.out.println("投影仪已关闭");}public void setInput(String source) {System.out.println("投影仪输入源设置为：" + source);}public void zoomIn() {System.out.println("投影仪画面放大");}}// 子系统：音响系统public static class SoundSystem {public void on() {System.out.println("音响系统已开启");}public void off() {System.out.println("音响系统已关闭");}public void setVolume(int level) {System.out.println("音响音量设置为：" + level);}}// 子系统：播放器public static class Player {public void on() {System.out.println("播放器已开启");}public void off() {System.out.println("播放器已关闭");}public void play(String movie) {System.out.println("正在播放电影：" + movie);}public void stop() {System.out.println("电影播放已停止");}}// 子系统：灯光public static class Light {public void dim(int level) {System.out.println("灯光调暗至：" + level + "%");}public void on() {System.out.println("灯光已打开");}}// 外观类：家庭影院外观public static class HomeTheaterFacade {// 持有子系统组件的引用private Projector projector;private SoundSystem soundSystem;private Player player;private Light light;// 通过构造函数注入子系统组件public HomeTheaterFacade(Projector projector, SoundSystem soundSystem,Player player, Light light) {this.projector = projector;this.soundSystem = soundSystem;this.player = player;this.light = light;}// 封装观看电影的复杂流程public void watchMovie(String movie) {System.out.println("准备观看电影...");light.dim(20);          // 调暗灯光projector.on();         // 打开投影仪projector.setInput("播放器"); // 设置输入源projector.zoomIn();     // 放大画面soundSystem.on();       // 打开音响soundSystem.setVolume(8); // 设置音量player.on();            // 打开播放器player.play(movie);     // 播放电影}// 封装结束电影的复杂流程public void endMovie() {System.out.println("结束电影...");light.on();             // 打开灯光projector.off();        // 关闭投影仪soundSystem.off();      // 关闭音响player.stop();          // 停止播放player.off();           // 关闭播放器}}//=== 准备观看电影 ===//准备观看电影...//灯光调暗至：20%//投影仪已开启//投影仪输入源设置为：播放器//投影仪画面放大//音响系统已开启//音响音量设置为：8//播放器已开启//正在播放电影：星际穿越////=== 电影结束 ===//结束电影...//灯光已打开//投影仪已关闭//音响系统已关闭//电影播放已停止//播放器已关闭
}

外观模式的特点

优点：
简化接口：为复杂子系统提供简单统一的访问接口，降低使用难度
解耦客户端与子系统：客户端无需了解子系统内部结构，减少耦合
提高灵活性：子系统内部变化时，只需调整外观类，不影响客户端
符合迪米特原则：客户端只需与外观类交互，减少与其他类的通信
缺点：
外观类可能成为 “上帝对象”，承担过多职责
新增子系统功能时，可能需要修改外观类，违反开闭原则
与适配器模式的区别：
外观模式：为复杂系统提供简化接口，不改变原有接口
适配器模式：将一个接口转换为另一个接口，解决接口不兼容问题

外观模式的应用场景

复杂系统简化：
当系统包含多个子模块，且模块间交互复杂时
例如：电商平台的下单流程（涉及库存、支付、物流等子系统）
框架封装：
框架为开发者提供简化接口，隐藏内部实现细节
例如：Spring 的JdbcTemplate封装了复杂的 JDBC 操作
例如：MyBatis 的SqlSession封装了数据库访问的复杂逻辑
遗留系统集成：
为老旧系统提供新的外观接口，便于与新系统集成
避免直接修改遗留系统代码，降低风险
分层架构中的层间交互：
在分层架构中，每层可为上层提供外观接口
例如：服务层为控制层提供外观接口，封装多个 DAO 的交互

外观模式是 “封装复杂性” 的典型实现，在框架设计和系统集成中应用广泛。它通过提供简洁接口，降低了系统的使用门槛，同时隔离了客户端与子系统的直接依赖，提高了系统的可维护性。