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0119_外观模式(Facade)

news 2025/10/2 18:33:11

外观模式(Facade)

意图

为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，外观模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。

UML 图

优点

简化客户端使用：客户端不需要了解系统内部的复杂实现，只需要与外观对象交互
降低耦合度：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
提高可维护性：将复杂的子系统调用封装起来，便于维护和修改
符合迪米特法则：客户端只与外观对象交互，减少了与其他对象的依赖
易于使用：提供了一个简单的接口，隐藏了系统的复杂性

缺点

不符合开闭原则：如果需要添加新的功能，通常需要修改外观类
可能成为上帝对象：如果过度使用，外观类可能变得过于庞大和复杂
限制了灵活性：客户端无法直接访问子系统的特定功能
可能产生性能问题：额外的调用层可能带来轻微的性能开销

代码示例

以上班打开电脑、工作运行电脑、下班关闭电脑为例，电脑包含多个子系统（CPU、硬盘、内存等）。使用外观模式提供一个统一的控制接口：

1. 子系统类 (Subsystem Classes)

// CPU
public class CPU {public void start() {System.out.println("CPU启动中...");System.out.println("CPU初始化完成");}public void shutdown() {System.out.println("CPU关闭中...");System.out.println("CPU已关闭");}public void execute() {System.out.println("CPU执行指令");}
}// 硬盘子系统
public class HardDrive {public void start() {System.out.println("硬盘启动中...");System.out.println("硬盘初始化完成");}public void shutdown() {System.out.println("硬盘关闭中...");System.out.println("硬盘已关闭");}public void read() {System.out.println("硬盘读取数据");}public void write() {System.out.println("硬盘写入数据");}
}// 内存子系统
public class Memory {public void start() {System.out.println("内存启动中...");System.out.println("内存初始化完成");}public void shutdown() {System.out.println("内存关闭中...");System.out.println("内存已关闭");}public void load() {System.out.println("内存加载数据");}
}

2. 外观类 (Facade Class)

// 电脑外观类
public class ComputerFacade {private CPU cpu;private Memory memory;private HardDrive hardDrive;public ComputerFacade() {this.cpu = new CPU();this.memory = new Memory();this.hardDrive = new HardDrive();}/*** 开机操作* 按照正确的顺序启动各个子系统*/public void start() {System.out.println("======= 开始启动电脑 =======");cpu.start();memory.start();hardDrive.start();System.out.println("======= 电脑启动完成 =======\n");}/*** 关机操作* 按照正确的顺序关闭各个子系统*/public void shutdown() {System.out.println("======= 开始关闭电脑 =======");hardDrive.shutdown();memory.shutdown();cpu.shutdown();System.out.println("======= 电脑关闭完成 =======\n");}/*** 工作操作* 演示电脑正常工作时各组件的协作*/public void work() {System.out.println("======= 电脑工作中 =======");cpu.execute();memory.load();hardDrive.read();hardDrive.write();System.out.println("======= 工作完成 =======\n");}
}

3. 客户端代码 (Client Code)

public class ComputerFacadeTest {public static void main(String[] args) {// 创建电脑外观对象ComputerFacade computer = new ComputerFacade();// 上班 - 开机System.out.println("---------- 上班时间 ----------");computer.start();// 工作System.out.println("---------- 开始工作 ----------");computer.work();// 下班 - 关机System.out.println("---------- 下班时间 ----------");computer.shutdown();}
}

在Java标准库中的应用

外观模式在Java标准库和框架中有广泛应用：

JDBC数据库连接

// DriverManager作为外观，隐藏了数据库连接的复杂细节
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
Statement statement = connection.createStatement();
ResultSet resultSet = statement.executeQuery("SELECT * FROM users");

Spring框架

// Spring的JdbcTemplate作为外观，简化了JDBC操作
jdbcTemplate.query("SELECT * FROM users", new RowMapper<User>() {@Overridepublic User mapRow(ResultSet rs, int rowNum) throws SQLException {User user = new User();user.setId(rs.getInt("id"));user.setName(rs.getString("name"));return user;}
});

Servlet API

// HttpServletRequest作为外观，提供了访问HTTP请求信息的统一接口
String username = request.getParameter("username");
String password = request.getParameter("password");
String method = request.getMethod();

Java日志框架

// SLF4J作为外观，提供了统一的日志接口
Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MyClass.class);
logger.info("This is an info message");
logger.error("This is an error message");