Java 外观模式解读，让你的代码优雅又高效

什么是外观模式？

外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，它提供了一个简单的接口，用于访问复杂系统中的一组子系统。这种类型的设计模式属于结构型模式，因为它可以为系统提供一个简单的接口，以隐藏系统的复杂性，使得客户端可以更加方便地访问系统。

为什么要使用外观模式？

在项目开发过程中，当我们的系统或者模块变得非常复杂时，需要对其中设计到的功能或者模块进行简化与封装。此时，我们可以使用外观模式，将各种复杂的业务逻辑和子系统进行封装，将其转化为统一、简单的接口，对外隐藏其复杂度，提供更加易用和高效的使用框架。

外观模式的实现

在外观模式中，我们需要创建一个外观类，该类可以访问系统的各种子系统。这里给出一个外观类的示例：

public class Computer {
    private CPU cpu;
    private Memory memory;
    private HardDrive hardDrive;

    public Computer() {
        this.cpu = new CPU();
        this.memory = new Memory();
        this.hardDrive = new HardDrive();
    }

    public void startComputer() {
        cpu.freeze();
        memory.load();
        cpu.jump(hardDrive.bootAddress());
        memory.clean();
    }
}

这个示例代码中，Computer 是一个外观类，通过组合 CPU、Memory、HardDrive 三个子系统的对象，提供了一个对外的简单启动计算机的方法 startComputer() 。该方法实现了 CPU 冻结、内存加载、CPU 跳转以及内存清理等子系统的操作。

外观模式的示例

下面通过外观模式的两个示例来详细说明外观模式的使用方法和优势。

示例1：音响系统

考虑一个音响系统，该系统拥有音响设备、收藏夹、播放器等子系统。我们可以使用外观模式将这些子系统封装起来，使用简单的 play() 方法来开启音乐播放。

public class HomeTheatre {
    private Amplifier amplifier;
    private CDPlayer cdPlayer;
    private Playlist playlist;

    public HomeTheatre() {
        this.amplifier = new Amplifier();
        this.cdPlayer = new CDPlayer();
        this.playlist = new Playlist();
    }

    public void play() {
        amplifier.on();
        amplifier.setVolume(11);
        cdPlayer.play(playlist.getNextSong());
    }

    public void stop() {
        cdPlayer.stop();
        amplifier.off();
    }
}

在这个示例中，HomeTheatre 是外观类，通过组合 Amplifier、CDPlayer、Playlist 三个子系统来提供对外的 play() 接口。其中，调用 play() 方法会执行打开音响、设置音量、播放音乐等多个子系统的操作。

示例2：购物系统

在一个在线购物系统中，存在购物车、用户、库存、订单等多个子系统。系统中涉及到了添加购物车、下单等复杂操作，可以使用外观模式将这些操作封装起来，简化调用流程。

public class OnlineShop {
    private Cart cart;
    private User user;
    private Stock stock;
    private Order order;

    public OnlineShop() {
        this.cart = new Cart();
        this.user = new User();
        this.stock = new Stock();
        this.order = new Order();
    }

    public boolean addToCart(int userId, int productId) {
        if (!user.isAuthenticated(userId)) {
            return false;
        }
        Product product = stock.getProduct(productId);
        if (product == null) {
            return false;
        }
        return cart.add(product);
    }

    public boolean checkout(int userId) {
        if (!user.isAuthenticated(userId)) {
            return false;
        }
        if (cart.isEmpty()) {
            return false;
        }
        return order.place(userId, cart.getProducts());
    }
}

在这个示例中，OnlineShop 是外观类，通过组合 Cart、User、Stock 和 Order 四个子系统，提供了 addToCart() 和 checkout() 两个操作接口。其中， addToCart() 方法负责将商品加入购物车， checkout() 方法负责下订单。

总结

外观模式将复杂系统封装为统一的简单接口，让客户端更加方便的访问系统，并且避免了系统中的耦合问题。而在实际开发过程中，使用外观模式也可以使得代码更加优雅、易于维护和扩展。