Facade 外觀模式簡介與 C# 範例【結構型5】【設計模式來了_10】

〇、簡介

1、什麼是外觀模式？

一句話解釋：

將一系列需要一起進行的操作，封裝到一個類中，通過對某一個方法的呼叫，自動完成一系列操作。

外觀模式是一種簡單而又實用的設計模式，它的目的是提供一個統一的介面，使得使用者端可以通過這個介面來存取子系統中的一組介面，而無需關心子系統中介面的具體實現。外觀模式將子系統中的介面封裝在一個外觀類中，使得子系統的內部細節對使用者端隱藏起來。

官方意圖描述：為子系統中的一組介面提供一個一致的介面，Facade 模式定義了一個高層介面，這個介面使得這一子系統更加容易使用。

一個比喻：（課表與調休日）

加入今天是週六需要補國慶放假週一的課，那麼只需要公告一下，今天按週一的課表上課就行了，不需要逐一通知課表上的任課老師。此時‘週一的課’就是一個封裝後的方法，調了這個方法後，就無需再呼叫每節課的任課老師，課表會進行一一對應。

2、外觀模式的優缺點和適用場景

優點：

提供了一個統一的介面：外觀模式提供了一個統一的介面，使得使用者端可以通過這個介面來存取子系統中的一組介面，而無需關心子系統中介面的具體實現。這樣可以使得程式碼更容易理解和維護。
隱藏子系統的複雜性：外觀類將子系統的功能封裝起來，使用者端只需要呼叫外觀類的方法即可完成操作，從而隱藏了子系統的複雜性。
提高了程式碼的可延伸性：外觀模式提供了一個統一的介面，使得使用者端可以通過這個介面來存取子系統中的一組介面，而無需關心子系統中介面的具體實現。這樣可以使得程式碼更容易擴充套件，當需要新增新的子系統時，只需要新增一個新的外觀類即可。

缺點：

增加了系統的複雜性：外觀模式引入了外觀類和子系統之間的依賴關係，使得系統的結構和實現變得更加複雜。
如果設計不當，增加新的子系統可能需要修改外觀類的原始碼，違背了開閉原則：因此，在設計外觀類時，需要考慮到將來可能會增加新的子系統，使得外觀類的原始碼可以容易地擴充套件。
可能增加系統的耦合度：外觀類和子系統之間的依賴關係可能會導致系統的耦合度增加，從而影響系統的可維護性和可測試性。
可能降低系統的靈活性：由於外觀類將子系統的功能封裝起來，因此可能會限制使用者端對子系統的客製化和擴充套件。

適用場景：

子系統複雜：當子系統的呼叫介面非常複雜時，可以使用外觀模式來簡化使用者端與子系統之間的互動。
層次複雜：當系統結構層次複雜時，每個層級都一個使用外觀物件作為該層入口，可以簡化層次間的呼叫介面。
需要隱藏子系統的細節：當子系統的實現細節不應該被使用者端直接存取時，可以使用外觀模式來隱藏這些細節。
需要降低耦合度：當用戶端和子系統之間的耦合度太高時，可以使用外觀模式來降低它們之間的耦合度。

一、外觀模式的程式碼實現

下面是一個關於家庭影院HomeTheaterFacade的範例程式碼，假設整個影院由四部分（媒體播放器、低音炮、揚聲器、遙控）組成，然後通過家庭影院類，將子系統的開關整合到一起，最終實現一鍵播放和關機：

// 測試一下
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        HomeTheaterFacade homeTheaterFacade=new HomeTheaterFacade();
        homeTheaterFacade.PlayMovie();
        homeTheaterFacade.StopMovie();
        Console.ReadLine();
    }
}
public class HomeTheaterFacade // 家庭影院外觀
{
    private MediaPlayer mp; // 媒體播放機
    private Subwoofer subwoofer; // 低音炮
    private Amplifier amplifier; // 揚聲器
    private RemoteControl remoteControl; // 無線遙控
    public HomeTheaterFacade()
    {
        mp = new MediaPlayer();
        subwoofer = new Subwoofer();
        amplifier = new Amplifier();
        remoteControl = new RemoteControl();
    }
    public void PlayMovie()
    {
        mp.Open();
        subwoofer.PowerOn();
        amplifier.PowerOn();
        remoteControl.Play();
    }
    public void StopMovie()
    {
        remoteControl.Stop();
        amplifier.PowerOff();
        subwoofer.PowerOff();
        mp.Close();
    }
}
public class MediaPlayer
{
    public void Open()
    {
        Console.WriteLine("Opening the movie...");
    }
    public void Close()
    {
        Console.WriteLine("Closing the movie...");
    }
}
public class Subwoofer
{
    public void PowerOn()
    {
        Console.WriteLine("Powering on the subwoofer...");
    }
    public void PowerOff()
    {
        Console.WriteLine("Powering off the subwoofer...");
    }
}
public class Amplifier
{
    public void PowerOn()
    {
        Console.WriteLine("Powering on the amplifier...");
    }
    public void PowerOff()
    {
        Console.WriteLine("Powering off the amplifier...");
    }
}
public class RemoteControl
{
    public void Play()
    {
        Console.WriteLine("Playing the movie...");
    }
    public void Stop()
    {
        Console.WriteLine("Stopping the movie...");
    }
}

後續如果又想新增燈光效果，那可以再新增一個類，然後把開關也加在PlayMovie()、StopMovie()兩方法中即可。

二、結構

由上一章節的程式碼可類比出外觀模式的結構：

Facade（HomeTheaterFacade）：

Facade 知道哪些子系統類負責處理請求，還可將客戶的請求代理給適當的子系統物件。

SubsystemClasses 子系統類（MediaPlayer、Subwoofer、Amplifier、RemoteControl）：

包含子系統功能實現；處理由 Facade 物件指派的任務；沒有 Facade 的任何相關資訊，即沒有指向 Facade 的指標。

三、相關模式

Abstract Factory 模式可以與 Facade 模式一起使用以提供一個介面，這一介面可用來以一種子系統獨立的方式建立子系統物件。Abstract Factory 也可以代替 Facade 模式隱藏那些與平臺相關的類。

Mediator 模式與 Facade 模式的相似之處是，它抽象了一些已有的類的功能。然而，Mediator 的目的是對同類之間的任意通訊進行抽象，通常集中不屬於任何單個物件的功能。Mediator 的同類物件知道中介者並與它通訊，而不是直接與其他同類物件通訊。相對而言 Facade 模式僅對子系統物件的介面進行抽象，從而使它們更容易使用；它並不定義新功能，子系統也不知道 Facade 的存在。

通常來講，僅需要一個 Facade 物件，因此 Facade 物件通常屬於 Singleton 模式。