Facade 外观模式怎么实现

Facade外观模式的实现关键在于它提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一组接口。这种模式定义了一个高层接口，让子系统更容易使用。主要作用是降低系统复杂度、提高了客户端的使用便捷性、并保持了子系统的独立性和可扩展性。在实现时，通常会创建一个Facade类，它包含一组与子系统交互的方法，客户端通过调用Facade类的方法来进行操作，这样客户端不需要直接与复杂的子系统交互，可以通过Facade类来简化操作。下面进行详细描述：

Facade类通常会知道哪些子系统类负责处理请求，将客户端的请求代理给相应的子系统对象。而客户端只需要与Facade交云角，不必直接与子系统交互。Facade并不阻止客户使用子系统类，它只是提供了一个简化的接口。

一、FACADE模式的结构与实现

实现Facade模式时，我们需要先识别系统中多个模块或类，它们可能执行不同的功能但是又相关联。我们的目标是不改变这些模块的代码而提供一个简化的接口。

一、设计子系统类

首先，你要定义一些子系统类，每个类对应实现系统的一个特定的功能。这些类可能有复杂的方法和属性，对客户端来说，直接与这些类进行交互可能会很复杂。

二、创建Facade类

接下来，你需要创建一个Facade类，给出一个简化的接口供客户端调用。Facade类知道哪些子系统类负责处理请求，将客户的请求代理给正确的子系统对象。

二、实际应用例子

为了更加详细地描述Facade模式的实现方法，我们可以举一个常见的例子：计算机的启动过程。

一、定义子系统

假设一个计算机系统包含CPU、内存和硬盘三个子系统。

class CPU {
    public void freeze() { /*...*/ }
    public void jump(long position) { /*...*/ }
    public void execute() { /*...*/ }
}
class Memory {
    public void load(long position, byte[] data) { /*...*/ }
}
class HardDrive {
    public byte[] read(long lba, int size) { /*...*/ }
}

这些类各自完成特定的任务，它们的操作步骤相对复杂，且相互之间有依赖关系。

二、创建Facade

然后，创建Computer类作为Facade，包含启动计算机的方法：

class ComputerFacade {
    private CPU processor;
    private Memory ram;
    private HardDrive hd;
    public ComputerFacade() {
        this.processor = new CPU();
        this.ram = new Memory();
        this.hd = new HardDrive();
    }
    public void start() {
        processor.freeze();
        ram.load(BOOT_ADDRESS, hd.read(BOOT_SECTOR, SECTOR_SIZE));
        processor.jump(BOOT_ADDRESS);
        processor.execute();
    }
}

在这个例子中，start方法简化了启动计算机的过程。客户端只需要创建一个ComputerFacade对象并调用start方法即可完成整个启动过程。

三、FACADE模式的优点与缺点

优点：

简化了接口： Facade模式极大地简化了客户端与子系统的交云角，客户端不需要了解系统内部的复杂性。
降低了系统的复杂度： Facade模式能够将一个复杂的系统分解成多个单一的子系统，使得管理和维护更为简单。
增强了客户端的使用便捷性： 客户端只需要与Facade类交云角，从而更容易地使用系统。
保护子系统： Facade可以对子系统的变化起到缓冲作用，客户端代码不会直接受到子系统代码变更影响。

缺点：

可能会成为与子系统的通信瓶颈： 由于所有的通信都要通过Facade类进行，它可能会成为整个系统的瓶颈。
可能违背开闭原则： 如果频繁地更改Facade类，维持其与多个子系统的协作可能会影响到现有客户端。

四、何时使用FACADE模式

当你想要为一个复杂的子系统提供一个简单界面时： Facade模式可以提供一个默认的功能简单的界面，这对于初级用户来说足够好了。
当客户端与抽象类的实现部分之间有很多依赖性时： 新增Facade将这种依赖关系隔离开，提高子系统的独立性和可移植性。
当你需要构建一个层次结构的子系统时： 使用Facade定义子系统的每个层次的入口点。如果子系统之间是依赖的，那么你可以让它们通过Facade进行通信，简化它们之间的依赖关系。

Facade模式是面向对象设计模式中非常有用的模式之一。它通过减少系统组件间的相互依赖以及为子系统提供统一的入口，来降低系统复杂度和提升使用便利。尽管Facade不能完全代替细粒度的对象交互，但在很多场景下，它确实能够使应用程序的设计和使用变得更清晰、更简单。