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12.外观模式（Facade Pattern）

news 2025/7/1 14:13:13

定义

外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，它通过为复杂的子系统提供一个统一的接口，使得子系统的使用更加简化。外观模式通常隐藏了复杂的内部子系统，使得客户端可以通过一个简单的接口与这些子系统进行交互。

核心思想：

简化接口：通过提供一个简单的接口来封装复杂的子系统。
解耦：客户端不需要了解子系统的内部实现，只需与外观类交互，降低了系统的复杂性。

适用场景

外观模式适用于以下场景：

简化复杂系统：当系统中有多个复杂的子系统时，使用外观模式提供一个简单的接口，以减少客户端与子系统的交互复杂度。
解耦客户端与子系统：客户端无需知道子系统内部的工作原理，只需与外观类交互即可。
多层次接口：当系统提供了多个接口，并且这些接口之间有复杂的交互时，使用外观模式可以通过统一接口简化调用。

常见应用场景：

音响系统控制：将复杂的音响系统（如播放、调整音量、切换输入源等）通过外观模式提供一个简单的接口进行控制。
家庭自动化系统：例如，控制家庭的智能设备（照明、安防、温控等）可以通过一个统一的控制接口进行操作。

类设计

外观模式的设计通常包括以下角色：

1.Facade（外观类）：为客户端提供简化的接口，它与子系统进行交互。
2.Subsystem（子系统）：复杂的子系统，提供实际的功能实现。
3.Client（客户端）：通过外观类与子系统交互。

代码实现解析
假设我们有一个家庭影院系统，系统包括音响、投影仪、DVD 播放器和灯光等多个组件。我们希望通过外观模式来简化控制这些组件的操作。

子系统类设计：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Amplifier {
public:void on() {cout << "Amplifier on" << endl;}void off() {cout << "Amplifier off" << endl;}void setVolume(int level) {cout << "Setting volume to " << level << endl;}
};class Projector {
public:void on() {cout << "Projector on" << endl;}void off() {cout << "Projector off" << endl;}void wideScreenMode() {cout << "Projector in widescreen mode" << endl;}
};class DVDPlayer {
public:void on() {cout << "DVD Player on" << endl;}void off() {cout << "DVD Player off" << endl;}void play(string movie) {cout << "Playing movie: " << movie << endl;}void stop() {cout << "Stopping movie" << endl;}
};class Lights {
public:void dim(int level) {cout << "Dimming lights to " << level << "%" << endl;}void on() {cout << "Lights on" << endl;}
};

外观类设计:

class HomeTheaterFacade {
private:Amplifier* amplifier;Projector* projector;DVDPlayer* dvdPlayer;Lights* lights;public:HomeTheaterFacade(Amplifier* amp, Projector* proj, DVDPlayer* dvd, Lights* light) :amplifier(amp), projector(proj), dvdPlayer(dvd), lights(light) {}void watchMovie(string movie) {cout << "Get ready to watch a movie..." << endl;lights->dim(10);projector->on();projector->wideScreenMode();amplifier->on();amplifier->setVolume(5);dvdPlayer->on();dvdPlayer->play(movie);}void endMovie() {cout << "Shutting down the movie theater..." << endl;lights->on();projector->off();amplifier->off();dvdPlayer->stop();dvdPlayer->off();}
};

客户端调用:

int main() {Amplifier* amplifier = new Amplifier();Projector* projector = new Projector();DVDPlayer* dvdPlayer = new DVDPlayer();Lights* lights = new Lights();// 创建外观对象，简化子系统接口HomeTheaterFacade* homeTheater = new HomeTheaterFacade(amplifier, projector, dvdPlayer, lights);// 客户端通过外观类调用子系统的功能homeTheater->watchMovie("Inception");homeTheater->endMovie();delete amplifier;delete projector;delete dvdPlayer;delete lights;delete homeTheater;return 0;
}

输出如下:

Get ready to watch a movie...
Dimming lights to 10%
Projector on
Projector in widescreen mode
Amplifier on
Setting volume to 5
DVD Player on
Playing movie: Inception
Shutting down the movie theater...
Lights on
Projector off
Amplifier off
Stopping movie
DVD Player off

可以看到，客户端通过 HomeTheaterFacade 只调用了 watchMovie 和 endMovie 两个方法，就完成了多个子系统的操作。HomeTheaterFacade 为客户端提供了一个简单的接口，屏蔽了子系统的复杂性。