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外观模式_结构型_GOF23

news 2025/7/9 14:16:30

外观模式

外观模式就像 “智能家居中控面板”——你不需要手动操作空调、灯光、窗帘等多个设备，只需点击一个“回家模式”按钮，系统就会自动完成所有设备的联动操作。它的核心思想是 通过统一接口隐藏复杂子系统的调用细节，让用户只需关注目标功能，而非底层实现。以下是外观模式的原理、实现方式及 C++/Python/Java 代码示例：

一、核心思想与生活类比

简化调用：用一个统一接口封装多个子系统的复杂调用流程。
类比：餐厅点餐时，服务员（外观）代替顾客与厨师、配菜员、收银员等子系统交互。
降低耦合：客户端只依赖外观接口，不直接接触子系统，提高代码可维护性。
四大角色：
- 外观类（Facade）：提供统一接口，协调子系统的调用（如中控面板）。
- 子系统类（Subsystem）：实现具体功能（如空调、灯光等设备）。
- 客户端（Client）：通过外观接口调用功能（如用户点击按钮）。

二、代码实现示例

场景：家庭影院一键观影（自动开启电视、音响、灯光调节）

C++ 实现

#include <iostream>
// 子系统：电视
class TV {
public:
    void turnOn() { std::cout << "电视已开启\n"; }
    void setMode(const std::string& mode) { std::cout << "电视模式：" << mode << "\n"; }
};

// 子系统：音响
class SoundSystem {
public:
    void enableSurround() { std::cout << "环绕声已开启\n"; }
};

// 子系统：灯光
class Lighting {
public:
    void dim(int level) { std::cout << "灯光调暗至" << level << "%\n"; }
};

// 外观类：家庭影院控制器
class HomeTheaterFacade {
private:
    TV tv;
    SoundSystem sound;
    Lighting lights;
public:
    void watchMovie() {
        tv.turnOn();
        tv.setMode("影院模式");
        sound.enableSurround();
        lights.dim(20);
        std::cout << ">>> 家庭影院准备就绪！\n";
    }
};

// 客户端调用
int main() {
    HomeTheaterFacade theater;
    theater.watchMovie();
    return 0;
}

输出：

电视已开启  
电视模式：影院模式  
环绕声已开启  
灯光调暗至20%  
>>> 家庭影院准备就绪！

Python 实现

# 子系统：灯光
class Lighting:
    def adjust(self, brightness):
        print(f"灯光亮度调整为{brightness}%")

# 子系统：空调
class AirConditioner:
    def set_temperature(self, temp):
        print(f"空调温度设置为{temp}℃")

# 外观类：智能家居控制中心
class SmartHomeFacade:
    def __init__(self):
        self.light = Lighting()
        self.ac = AirConditioner()

    def evening_mode(self):
        self.light.adjust(30)
        self.ac.set_temperature(25)
        print(">>> 已切换至晚间舒适模式")

# 客户端调用
home = SmartHomeFacade()
home.evening_mode()

输出：

灯光亮度调整为30%  
空调温度设置为25℃  
>>> 已切换至晚间舒适模式

Java 实现

// 子系统：音响
class Speaker {
    void powerOn() { System.out.println("音响启动"); }
    void setVolume(int level) { System.out.println("音量设置为" + level); }
}

// 子系统：投影仪
class Projector {
    void open() { System.out.println("投影仪启动"); }
}

// 外观类：会议室设备控制器
class MeetingRoomFacade {
    private Speaker speaker = new Speaker();
    private Projector projector = new Projector();

    public void startPresentation() {
        speaker.powerOn();
        speaker.setVolume(60);
        projector.open();
        System.out.println(">>> 会议演示模式已启动");
    }
}

// 客户端调用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        MeetingRoomFacade controller = new MeetingRoomFacade();
        controller.startPresentation();
    }
}

输出：

音响启动  
音量设置为60  
投影仪启动  
>>> 会议演示模式已启动

三、外观模式核心优势与场景

优势	应用场景	案例
简化接口	统一多个子系统的复杂调用流程	电商订单系统（支付、库存、物流整合）
降低耦合	客户端只依赖外观类，不直接接触子系统	微服务架构中的API网关
提高可维护性	子系统修改时只需调整外观类	旧系统升级保留核心功能
分层架构	定义系统分层的入口点	操作系统驱动接口封装