外观模式 (Facade Pattern)

定义：

外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，它通过提供一个统一的高层接口来简化复杂子系统或库的访问。这种模式的关键在于，它创建了一个外观类，这个类封装了对子系统的一系列复杂交互，使得子系统更易于使用和理解。

外观模式的主要特点和目的包括：

简化复杂系统的接口：外观模式为复杂的内部子系统提供了一个简单的外部接口。这样，客户端在使用这些子系统时只需要与外观类交互，而不需要了解或直接访问系统的复杂内部工作。
降低子系统与客户端之间的耦合度：客户端通过外观类与子系统交互，减少了与子系统内部多个模块的直接依赖。这样做有助于减少客户端和子系统之间的耦合，使得系统更易于维护和扩展。
提高使用便利性：外观模式通过为复杂子系统提供一个简单明了的接口，使得客户端在使用这些系统时更加方便。

解决的问题：

复杂子系统的简化接口：当一个系统变得非常复杂或难以理解时，外观模式提供了一个简单的接口，通过这个接口客户端可以更容易地访问和使用这个系统。
客户端与子系统的解耦：在没有外观模式的情况下，客户端可能需要与多个子系统的多个组件直接交互，这会使客户端与子系统之间的耦合变得复杂。外观模式允许客户端通过一个单一的接口与子系统交互，从而降低耦合度。
易于使用和维护：外观模式使子系统的使用变得更加简单直接，这不仅使得客户端代码变得更简洁，也使得维护更加容易，因为大部分依赖都集中在外观接口上。
隐藏系统的复杂性：外观模式隐藏了其后的复杂子系统，这样客户端就不需要了解这些复杂性。这对于降低整体的复杂性、提高系统的可读性和可维护性非常有帮助。
隔离变化：如果子系统经常更改，那么可以通过修改外观类来应对这些变化，从而避免直接影响到使用这些子系统的客户端。

总的来说，外观模式提供了一种方式来减少系统的复杂性，并为复杂子系统提供了一个简洁明了的界面，使子系统更易于使用和维护。

使用场景：

简化复杂系统的访问：
- 当系统变得非常复杂或难以理解时，使用外观模式提供一个简化的接口，使系统更易于使用和理解。
解耦系统和客户端代码：
- 如果你想要降低系统中不同层次或不同子系统之间的依赖关系，可以使用外观模式作为它们之间的中介。
分层架构：
- 在多层架构的程序中，可以使用外观作为每一层的入口点，这样层与层之间的交互只通过这些外观进行，从而简化依赖关系。
为复杂子系统提供统一接口：
- 当需要为复杂的子系统提供一个清晰简单的接口时，外观模式允许用户通过一个统一的界面与子系统交互。
封装遗留代码或库：
- 对于旧系统或第三方库进行封装，以提供更清晰、更简单的接口，使得老系统或库更易于被应用程序使用。
减少编译依赖：
- 外观模式可以将一个复杂子系统的依赖集中到一个单一的外观中，这样当子系统变化时，只影响到外观类，而不是所有依赖于子系统的代码。
隔离代码：
- 当存在多个可能变化的依赖时，外观模式可以将这些依赖从客户端代码隔离出去，提高子系统的独立性和可移植性。

外观模式是一种简单却功能强大的模式，特别适合用于简化复杂系统，减少系统间的耦合，并提高代码的可维护性和可扩展性。

示例代码 1 - 简单外观模式：

// 子系统类
class SubSystemOne {void methodOne() {System.out.println("SubSystemOne Method");}
}class SubSystemTwo {void methodTwo() {System.out.println("SubSystemTwo Method");}
}class SubSystemThree {void methodThree() {System.out.println("SubSystemThree Method");}
}// 外观类
class Facade {private SubSystemOne one;private SubSystemTwo two;private SubSystemThree three;public Facade() {one = new SubSystemOne();two = new SubSystemTwo();three = new SubSystemThree();}void methodA() {one.methodOne();two.methodTwo();}void methodB() {two.methodTwo();three.methodThree();}
}

示例代码 2 - 使用外观模式简化接口：

// 复杂系统的各个组件
class CPU {void start() {System.out.println("CPU is starting.");}
}class Memory {void load() {System.out.println("Memory is loading.");}
}class HardDrive {void read() {System.out.println("Reading from hard drive.");}
}// 外观类
class ComputerFacade {private CPU cpu;private Memory memory;private HardDrive hardDrive;public ComputerFacade() {this.cpu = new CPU();this.memory = new Memory();this.hardDrive = new HardDrive();}public void startComputer() {cpu.start();memory.load();hardDrive.read();System.out.println("Computer started successfully.");}
}

主要符合的设计原则：

单一职责原则（Single Responsibility Principle）:
- 外观模式提供了一个统一的接口来访问子系统，这个接口的职责单一：封装子系统的复杂性并提供简单的接口。这样，子系统本身和外观之间的关注点是分开的。
开闭原则（Open-Closed Principle）:
- 外观模式使得客户端代码可以在不修改子系统的代码的情况下使用子系统。子系统可以独立于客户端和外观类变化和发展，只要外观的接口保持不变，客户端代码不需要做出任何改变。
最少知识原则（Principle of Least Knowledge）/迪米特法则（Law of Demeter）:
- 外观模式鼓励减少系统间的直接交互，客户端只需要知道外观接口，不需要了解子系统的内部实现细节，从而减少了系统间的依赖和耦合。

通过使用外观模式，可以将复杂的系统背后的复杂性隐藏起来，提供简单的接口，使得客户端代码更加清晰、易于理解和维护。同时，这种模式帮助维护系统各部分之间的独立性和可扩展性。

在JDK中的应用：

java.lang.Class:
- java.lang.Class 类提供了对 Java 反射功能的高级封装。它隐藏了 Java 反射 API 的复杂性，允许用户以更简单的方式处理反射操作，例如获取类的方法、构造函数、成员变量等。
Java数据库连接（JDBC）API:
- JDBC API 提供了简化数据库操作的接口，封装了底层的数据库访问细节。例如，java.sql.DriverManager 类提供了一个简化的方法来建立数据库连接。
java.net.URL 和 java.net.URLConnection:
- 这些类提供了简化的方法来处理网络连接和数据传输。用户可以通过 URL 类的简单接口来访问和操作网络资源，而不需要深入了解底层网络通信的细节。
Java NIO Files API:
- Java NIO中的 java.nio.file.Files 类提供了一系列静态方法，用于简化文件操作，如读取、写入、复制和移动文件。这些方法封装了文件操作的复杂性。

虽然在JDK中这些例子并不总是被标记为外观模式的经典应用，但它们确实遵循了外观模式的核心理念：提供简化的接口来隐藏底层的复杂性，使得复杂的操作对用户来说更加友好和易于使用。

在Spring中的应用：

Spring Web MVC的DispatcherServlet:
- DispatcherServlet作为前端控制器（Front Controller），为Spring Web MVC提供了一个集中的请求处理机制。它封装了处理HTTP请求的复杂流程，如路由请求、调用控制器、返回响应等，简化了Web应用的开发。
Spring的JdbcTemplate:
- JdbcTemplate是Spring提供的一个类，用于简化JDBC操作。它封装了创建连接、执行SQL语句、处理结果集等JDBC操作的复杂性，提供了一个更简洁和易用的接口。
Spring Security的配置类:
- Spring Security的配置类，如WebSecurityConfigurerAdapter，提供了一种简化的方式来配置安全性相关的各种细节，如认证、授权等。它隐藏了安全性配置的复杂性，使开发者能够轻松地为应用程序添加安全性功能。
Spring Boot的自动配置:
- Spring Boot的自动配置类似于外观模式的应用，它封装了Spring应用程序的常见配置，简化了Spring应用程序的配置过程。开发者只需少量配置或无需任何配置，即可运行起一个Spring应用程序。