设计模式（C#）——09外观模式

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前言

      在软件开发过程中，客户端程序经常会与复杂系统的内部子系统进行耦合，从而导致客户端程序随着子系统的变化而变化，然而为了将复杂系统的内部子系统与客户端之间的依赖解耦，从而就有了外观模式，也称作 ”门面“模式。下面就具体介绍下外观模式。

介绍

      外观模式（Facade Pattern）隐藏系统的复杂性（它向现有的系统添加一个接口，来隐藏系统的复杂性），并向客户端提供了一个客户端可以访问系统的接口。这种模式涉及到一个单一的类，该类提供了客户端请求的简化方法和对现有系统类方法的委托调用。

外观模式的要素：

1、外观角色（Facade）：客户端通过操作外观角色从而达到控制子系统角色的目的。对于客户端来说，外观角色好比一道屏障，对客户端屏蔽了子系统的具体实现。

2、子系统角色（SubSystem）：表示一个系统的子系统或模块。

下面举个例子：

      假设一台电脑，它包含了 CPU（处理器），Memory（内存） ，Disk（硬盘）这几个部件，若想要启动电脑，则先后必须启动 CPU、Memory、Disk。但是实际上我们在电脑开/关机时根本不需要去操作这些组件，因为电脑已经帮我们都处理好了，并隐藏了这些东西。这些组件好比子系统角色，而电脑就是一个外观角色。

下面使用代码来实现外观模式：

1.创建子系统角色：

 //子系统 CPU
public class CPU
{
    public void startup()
    {
        Console.WriteLine("cpu startup!");
    }
    public void shutdown()
    {
        Console.WriteLine("cpu shutdown!");
    }
}
  //子系统 内存
public class Memory
{
    public void startup()
    {
        Console.WriteLine("memory startup!");
    }
    public void shutdown()
    {
        Console.WriteLine("memory shutdown!");
    }
}
 //子系统 硬盘
public class Disk
{
    public void startup()
    {
        Console.WriteLine("disk startup!");
    }
    public void shutdown()
    {
        Console.WriteLine("disk shutdown!");
    }
}

2.创建外观角色

public class Computer {
    private CPU cpu;
    private Memory memory;
    private Disk disk;  

    public Computer(){
        cpu = new CPU();
        memory = new Memory();
        disk = new Disk();
    }  

    public void startup(){
        Console.WriteLine("start the computer!");
        cpu.startup();
        memory.startup();
        disk.startup();
        Console.WriteLine("start computer finished!");
    }  

    public void shutdown(){
        Console.WriteLine("begin to close the computer!");
        cpu.shutdown();
        memory.shutdown();
        disk.shutdown();
        Console.WriteLine("computer closed!");
    }
}

3.使用方法

	/// <summary>
    /// 不使用外观模式的情况
    /// 此时客户端与三个子系统都发送了耦合，使得客户端程序依赖与子系统
    /// 为了解决这样的问题，我们可以使用外观模式来为所有子系统设计一个统一的接口
    /// 客户端只需要调用外观类中的方法就可以了，简化了客户端的操作
    /// 从而让客户和子系统之间避免了紧耦合
    /// </summary>
    class Client
    {
        static void Main(string[] args)
        {
			Computer computer = new Computer();
			computer.startup();
			computer.shutdown();
    	}
    }

4.整合后的代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace 外观模式
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
           Computer computer = new Computer();
			computer.startup();
			computer.shutdown();
            Console.ReadLine();
        }
    }

     ///////////子系统//////////////
	 //子系统 CPU
	public class CPU
	{
		public void startup()
		{
			Console.WriteLine("cpu startup!");
		}
		public void shutdown()
		{
			Console.WriteLine("cpu shutdown!");
		}
	}
	  //子系统 内存
	public class Memory
	{
		public void startup()
		{
			Console.WriteLine("memory startup!");
		}
		public void shutdown()
		{
			Console.WriteLine("memory shutdown!");
		}
	}
	 //子系统 硬盘
	public class Disk
	{
		public void startup()
		{
			Console.WriteLine("disk startup!");
		}
		public void shutdown()
		{
			Console.WriteLine("disk shutdown!");
		}
	}

	///////外观角色//////////
	public class Computer {
		private CPU cpu;
		private Memory memory;
		private Disk disk;  

		public Computer(){
			cpu = new CPU();
			memory = new Memory();
			disk = new Disk();
		}  

		public void startup(){
			Console.WriteLine("start the computer!");
			cpu.startup();
			memory.startup();
			disk.startup();
			Console.WriteLine("start computer finished!");
		}  

		public void shutdown(){
			Console.WriteLine("begin to close the computer!");
			cpu.shutdown();
			memory.shutdown();
			disk.shutdown();
			Console.WriteLine("computer closed!");
		}
	}
}

优缺点

优点：

      外观模式对客户屏蔽了子系统组件，从而简化了接口，减少了客户处理的对象数目并使子系统的使用更加简单。

      外观模式实现了子系统与客户之间的松耦合关系，而子系统内部的功能组件是紧耦合的。松耦合使得子系统的组件变化不会影响到它的客户。

缺点：

      如果增加新的子系统可能需要修改外观类或客户端的源代码，这样就违背了”开——闭原则“（不过这点也是不可避免）。

使用场景

1.为一个复杂的子系统提供一个简单的接口

2.提供子系统的独立性

3.在层次化结构中，可以使用外观模式定义系统中每一层的入口。其中三层架构就是这样的一个例子。

总结

      到这里外观模式的介绍就结束了，外观模式，为子系统的一组接口提供一个统一的接口，该模式定义了一个高层接口，这一个高层接口使的子系统更加容易使用。并且外观模式可以解决层结构分离、降低系统耦合度和为新旧系统交互提供接口功能。