设计模式——1_4 外观（Facade）

定义

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

你可以把 外观模式 理解成控制面板，你可能拥有一部庞大的机器，但是为了使用他，你并不需要理解里面每一个螺丝的作用，只需要按照说明书去控制操作面板就可以调度他

图纸

一个例子：自动生成一杯茶

很多人喜欢喝茶，但是又嫌沏茶太麻烦了。如果我们现在有一种机器，支持按一个按钮，就生成一杯茶到你手里。那他应该是啥样的呢？这次的例子因为要涉及到多个模块之间的协同，可能会显得比较复杂，我会尽我所能的简化他

准备好了吗？这次的例子开始了：

沏茶的流程

在没有任何自动化的情况下，我们沏茶是这样的：

如果把他们转换成系统里的一部分的话，他们并不属于相同的模块，比如说：

煮水，肯定是属于 热水壶 的方法。可是一个 热水壶 ，怎么可能会有 冲出茶水 这样的方法定义呢？

所以很显然，上面这个流程里的步骤，需要多个模块的配合，就像这样：

beans

//水
public class Water implements Comparable<Water> {

    /**
     * 数量
     */
    private float quantity;

    /**
     * 温度
     */
    private float temperature;

    public Water(float quantity, float temperature) {
        this.quantity = quantity;
        this.temperature = temperature;
    }

    public Water(float quantity) {
        this(quantity, 24);//默认水温24度
    }

    //创建一个空的Water对象
    public static Water createEmptyWater() {
        return new Water(0, 0);
    }

    /**
     * 加水
     */
    public void add(Water water) {
        quantity += water.quantity;
        if (temperature == 0) {
            this.temperature = water.temperature;
        }
        water.clear();
    }

    /**
     * 切割一些热水出去
     */
    public Water cut(float quantity) {
        //检查是否足够，如果足够则返还quantity为参数的冷水给client，如果不足则全部返还
        Water result;

        if (quantity < this.quantity) {
            //足够
            result = new Water(quantity, temperature);
            this.quantity -= quantity;
        } else {
            //不够或者刚好
            result = new Water(this.quantity, temperature);
            clear();
        }

        return result;
    }

    //清空当前水对象的信息
    private void clear() {
        this.quantity = 0;
        this.temperature = 0;
    }

    public float getQuantity() {
        return quantity;
    }

    public float getTemperature() {
        return temperature;
    }

    public void setTemperature(float temperature) {
        this.temperature = temperature;
    }

    /**
     * 是热水吗
     * 超过75度视为热水
     */
    public boolean isHot() {
        return temperature >= 75;
    }

    @Override
    public int compareTo(Water o) {
        return Float.compare(this.quantity, o.quantity);
    }
}

//茶叶
public class TeaLeaf {

    /**
     * 茶叶类型
     */
    private final String type;

    public TeaLeaf(String type) {
        this.type = type;
    }

    public String getType() {
        return type;
    }
}

//茶
public class Tea {

    private float quantity;//数量
    private final String describe;

    public Tea(String describe,float quantity) {
        this.describe = describe;
        this.quantity = quantity;
    }

    public String getDescribe() {
        return describe;
    }
}

水桶、热水壶和盖碗

//水桶
public class Bucket {

    //容量
    private final float capacity;
    //水桶里的水
    private final Water quantity;

    //生成一个空桶
    public Bucket(float capacity) {
        this.capacity = capacity;
        quantity = Water.createEmptyWater();
    }

    public Bucket(float capacity, float water) {
        this(capacity);

        addWater(new Water(water));
    }

    //往水桶里加水
    public boolean addWater(Water water) {
        //检查是否可以容纳，如果足够容纳，则把水全部加入，如果无法容纳则操作失败
        if (capacity - quantity.getQuantity() >= water.getQuantity()) {
            //可以容纳
            quantity.add(water);
            return true;
        }

        return false;//无法容纳
    }

    //给予别人水
    public Water getWater(float quantity) {
        return this.quantity.cut(quantity);
    }
}

//热水壶
public class Kettle {

    //容量
    private final float capacity;
    //当前水量
    private final Water quantity;

    public Kettle(float capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.quantity = Water.createEmptyWater();
    }

    //往热水壶里加水
    public boolean addWater(Water water) {
        //检查是否可以容纳，如果足够容纳，则把水全部加入，如果无法容纳则操作失败
        if (capacity - quantity.getQuantity() >= water.getQuantity()) {
            //可以容纳
            quantity.add(water);
            return true;
        }

        return false;//无法容纳
    }

    //加热水
    public void heatUpWater() {
        quantity.setTemperature(100);//加热到100度
    }

    //倒出水
    public Water getWater(float quantity) {
        return this.quantity.cut(quantity);
    }
}

//盖碗
public class Tureen {

    //容量
    private final float capacity;
    //当前水量
    private final Water quantity;
    //茶叶
    private TeaLeaf teaLeaf;

    public Tureen(float capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.quantity = Water.createEmptyWater();
    }

    //往盖碗里加水
    public boolean addWater(Water water) {
        //检查是否可以容纳，如果足够容纳，则把水全部加入，如果无法容纳则操作失败
        if (capacity - quantity.getQuantity() >= water.getQuantity()) {
            //可以容纳
            quantity.add(water);
            return true;
        }

        return false;//无法容纳
    }

    //生成茶
    public Tea generateTea(float teaQuantity) {
        if (!quantity.isHot()) {
            throw new RuntimeException("必须用热水煮茶");
        } else if (quantity.getQuantity() < teaQuantity) {
            throw new RuntimeException("盖碗里的水数量不足");
        } else {
            return new Tea("这是一份 " + teaLeaf.getType() + " 茶", teaQuantity);
        }
    }

    public TeaLeaf getTeaLeaf() {
        return teaLeaf;
    }

    public void setTeaLeaf(TeaLeaf teaLeaf) {
        this.teaLeaf = teaLeaf;
    }
}

现在我们把所需要的类都创建出来了， client(调用上下文) 可以 创建一个水桶对象A->从A对象里拿到水对象B->把B对象注入热水壶对象C…… ，就像上文说的那种没有任何自动化的方式去生成一杯茶

这对我们的程序来说肯定是不合理的，什么都交给 client 去做，那没有人知道到底会做出什么样的一杯茶，也许编写 client 的人突发奇想，跳过热水壶直接把冷水加入盖碗；又或者把做好的茶倒回水桶……这种情况下，你失去了对整个流程的控制，程序会因为千奇百怪的 client 出现各种各样的异常，除非所有人都遵守规则

理想状态下，我们希望代码可以跟全自动煮茶器一样，我只需要点击一个按钮（调用一个方法），就可以让整个流程动起来，让模块和模块之间像齿轮一样咬合，从而保证 client 可以得到一杯正常的茶

那要怎么做呢？

组合

首先明确一点，Bucket（水桶）、Kettle（热水壶） 和 Tureen（盖碗） 一定是分属三个模块中的。我们不可能用继承之类的方式把这些方法都封装到一个类簇中，那么我们就必须把他们组合起来，然后再公开某个接口（比如 A方法），让client

那么问题就来了，A方法 应该被放在哪个类呢？

方式一：直接组合

由于 Tea（茶）是从Tureen中被产出的，很容易就想到直接在 Tureen 中添加 Bucket 对象和Kettle对象。client 在调用的时候再通过 TureenFactory（盖碗工厂） 来直接创建一个可用的 Tureen 对象，就像这样：

Tureen

//盖碗
public class Tureen {

    //容量
    private final float capacity;
    //当前水量
    private final Water quantity;
    //水桶
    private Bucket bucket;
    //热水壶
    private Kettle kettle;
    //茶叶
    private TeaLeaf teaLeaf;

    public Tureen(float capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.quantity = Water.createEmptyWater();
    }

    public void setBucket(Bucket bucket) {
        this.bucket = bucket;
    }

    public void setKettle(Kettle kettle) {
        this.kettle = kettle;
    }

    //往盖碗里加水
    public boolean addWater(Water water) {
        //检查是否可以容纳，如果足够容纳，则把水全部加入，如果无法容纳则操作失败
        if (capacity - quantity.getQuantity() >= water.getQuantity()) {
            //可以容纳
            quantity.add(water);
            return true;
        }

        return false;//无法容纳
    }

    //生成茶
    public Tea generateTea(float teaQuantity) {
        Water water = bucket.getWater(teaQuantity);//拿到水
        kettle.addWater(water);//加入到热水壶
        kettle.heatUpWater();//加热
        this.addWater(kettle.getWater(teaQuantity));//倒到盖碗中
        return new Tea("这是一份 " + teaLeaf.getType() + " 茶", teaQuantity);
    }

    public TeaLeaf getTeaLeaf() {
        return teaLeaf;
    }

    public void setTeaLeaf(TeaLeaf teaLeaf) {
        this.teaLeaf = teaLeaf;
    }
}

//盖碗工厂
public class TureenFactory {

    public Tureen create(float capacity){
        Tureen tureen = new Tureen(capacity);
        tureen.setBucket(new Bucket(capacity));
        tureen.setKettle(new Kettle(capacity));
        return tureen;
    }
}

在这种方式里 TureenFactory 的存在，可以保证 client 拿到的 Tureen 对象一定可以正常工作。

这个方案现在看起来很美好，我们可以直接通过调用Tureen中的generateTea来保证我们拿到的是一杯可用的茶。但是这是建立在所有提供水的组件对象 都是水桶 和 所有进行加热的组件 都是热水壶的前提下的

你并不能保证这一点，也许将来有人喜欢喝井水，有人喜欢无根之水，还有人喜欢用碳炉煮水而不是热水壶。难道这时候我要让井水、雨水和水桶公用一个父类来方便和盖碗对象组合吗？

这显然是不可能的，所以我们要想想其他组合他们的方法

方法二：外观

让我们回推到最初，其实我们最大的问题，不是如何生成一个可以制作茶水的工具，而是我们需要规范制作一杯茶水的流程。所以我们才不希望 client 直接调用各个模块中的内容

那有没有可能，在底层模块和 client 中间，增加一个 中介层，不要让 client 亲自动手制作茶水，他只需要向 中介对象 发出需要一杯茶的指令，然后就能拿到一杯茶

答案当然是肯定的，就像这样：

public class TeaMaker {

    public Tea getTea(float quantity, TeaLeaf teaLeaf) {
        //创建水桶对象进行供水
        Bucket bucket = new Bucket(quantity, quantity);
        //创建热水壶对象进行加热
        Kettle kettle = new Kettle(quantity);
        kettle.addWater(bucket.getWater(quantity));
        kettle.heatUpWater();
        //创建盖碗对象用于生成茶
        Tureen tureen = new Tureen(quantity);
        tureen.addWater(kettle.getWater(quantity));
        tureen.setTeaLeaf(teaLeaf);
        return tureen.generateTea(quantity);
    }
}

我们通过 TeaMaker 的对象，实现了 client 和底层对象模块之间的分离

• 如果我们要新增泡茶的流程那么直接修改 TeaMaker 里的内容就可以了（改变的地方被集中到了一处）
• 如果是有新的底层模块实现加入到程序中，那么我们也可以通过把 TeaMaker 做成一个类簇的方式，来实现不同对底层模块的调用方式

而这正是一个标准的外观模式实现

外观模式并不是简化了多少你的工作，而是把 很可能出现改变的操作都集中到了一处，让你统一修改，统一调用

碎碎念

多个外观对象

对于一个子系统来说，外观对象是可以存在多个的，你可以针对子系统的不同部分创建不同的外观对象

外观和封装

先声明一点，外观模式并不是对底层模块的封装！

你在使用外观模式的同时，依然可以由 client 直接调用底层模块，外观对象只是给你提供了一个简化的调用方式而已，你完全可以无视他，但是要承担这样做的风险

外观和单例

外观对象通常只是一个用来调用子模块的遥控器，所以都是无状态的，因此很多时候都可以是单例的

姑妄言之

外观对象里的内容通常是对一个庞大的子系统的一部分的抽象

这就跟我们每天看到的热搜新闻一样。为什么现在的新闻三天两头就反转，因为很多媒体已经失去了对新闻的严谨性，遇到一件新事，他们看重的是速度，而不能为大众提供事件的全貌，这是不负责任的表现。

一件事只看到一部分和全貌的差别是很大的，这就像盲人摸象，摸到什么就觉得大象是啥样的。上例中的 TeaMaker 是用来沏茶的，但是也许完整的子系统其实是用来煲汤的也说不定，你只是看到了 TeaMaker 而已

所以在这个浮躁的社会里，面对所有新闻都请先别站队，保持独立思考，尽可能让子弹飞一会

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