上一篇《python设计模式-适配器模式》介绍了如何将一个类的接口转换成另一个符合期望的接口。这一篇将要介绍需要一个为了简化接口而改变接口的新模式-外观模式(Facade-Pattern)。

问题

问题:如果你组装了一套家庭影院,内含播放器、投影机、自动屏幕、立体声音响、爆米花机等。如何设计一个遥控器,可以简单的操作这个系统中的各个组件呢?

首先来看一下最笨方式观赏电影的步骤:

  1. 打开爆米花机
  2. 开始爆米花
  3. 将灯光调暗
  4. 放下屏幕
  5. 打开投影仪
  6. 将投影机的输入切换到播放器
  7. 将投影及设置在宽屏模式
  8. 打开功放
  9. 将功放的输入设置为播放器
  10. 将攻防设置为环绕立体声
  11. 将攻防音量调到适中
  12. 打开播放器
  13. 播放电影

写成类和方法的调用大概是以下的样子:


# 打开爆米花机,开始爆米花
poper.on()
poper.pop()
# 灯光调暗
lights.dim(10)

# 放下屏幕
screen.down()

# 打开投影仪,设置为宽屏模式
projector.on()
projector.setInput(dvd)
projector.wideScreenMode()

# 打开功放 设置为DVD 调整成环绕立体声模式,音量调到5
amp.on()
amp.setDvd(dvd)
amp.setSurroundSound()
amp.setVolume(5)

# 打开dvd 播放器
dvd.on()
dvd.play(movie)

可以看到代码中涉及到6个不同的类,而且电影看完后还需要回退,一切都要再反着重来一遍。怎样简化一下操作呢? 现在,外观模式就可以大展身手了。 > 使用外观模式,可以通过实现一个提供更合理的接口的外观类,将子系统变得更容易使用。当然,原来的接口还在。

解决方法

先来看一下外观模式如何运作

外观模式类图

  1. 这里为家庭影院系统创建了一个新的外观类HomeTheaterFacade,这个类暴露出来几个简单的方法,比如watchMovieendMovie
  2. 这个外观类将家庭影院的多个组件看作一个子系统,通过调用这个子系统来实现watchMovie方法。
  3. 外观只提供了一个更直接的操作方式,并没有将原来的子系统隔离,子系统的功能还可以使用

注意: 1. 可以有多个外观 2. 外观提供简化的接口,但不隔离子系统 3. 外观将实现从子系统中解耦,比如:现在有个子系统的组件需要升级换代,只需要把外观代码做相应的修改就可以实现 4. 外观和适配器都可以包装多个类,但是外观的意图时简化接口的调用,而适配器的意图是将接口转换成不同的接口

示例


class HomeTheaterFacade(object):

    #先声明需要用的子组件
    amp = Amplifier()
    tuner = Tuner()
    dvd = DvdPlayer()
    cd = CdPlayer()
    projector = Projector()
    lights = TheaterLights()
    screen = Screen()
    popper = PopcornPopper()
    
    def watchMovie(self, movie):
        # watchMovie 将之前需要手动处理的任务批量处理
        print("Get ready to watch a movie...")
        # 打开爆米花机,开始爆米花
        self.poper.on()
        self.poper.pop()
        # 灯光调暗
        self.lights.dim(10)

        # 放下屏幕
        self.screen.down()

        # 打开投影仪,设置为宽屏模式
        self.projector.on()
        self.projector.setInput(dvd)
        self.projector.wideScreenMode()

        # 打开功放 设置为DVD 调整成环绕立体声模式,音量调到5
        self.amp.on()
        self.amp.setDvd(dvd)
        self.amp.setSurroundSound()
        self.amp.setVolume(5)

        # 打开dvd 播放器
        self.dvd.on()
        self.dvd.play(movie)
    
    def endMovie(self):
        # endMovie 负责关闭一切,由子系统中的组件完成
        print("Shutting movie theater down...")
        self.popper.off()
        self.lights.on()
        self.screen.up()
        self.projector.off()
        self.amp.off()
        self.dvd.stop()
        self.dvd.eject()
        self.dvd.off()
代码使用
def main():
    home_theater = HomeTheaterFacade() # 实例化外观
    home_theater.watchMovice() # 使用简化方法开启 关闭电影ß
    home_theater.endMovice()

定义

定义:外观模式提供了一个统一的接口,用来访问子系统中的一群接口。外观定义了一个高层接口,让子系统更容易使用。

外观模式类图

从类图也可以了解到,外观模式的主要意图是提供一个更简单易用的接口。

最少知识原则(least Knowledge)

最少知识原则的意思是减少对象之间的交互,只和几个特定的对象交互。 > 这个原则是希望在设计中,不要耦合太多的类,以免修改系统时,会影响到其它部分。

比如:如果想从DVD播放器获取音响的音量,可以在Dvd播放器中加入一个方法,用来像音响请求当前音量,而不是先返回音响对象,再从音响对象返回音量。

# 不好的实践
def get_volume():
    tuner = dvd.tuner()
    return tuner.get_volume
    

# 好的实践
def get_volume():
    # 这里要给dvd 对象加一个get_volume方法
    return dvd.get_volume

缺点:虽然这个原则减少了对象之间的依赖,但是也会导致更多的包装被制造出来(比如上边例子中,就需要给dvd 加一个 get_volume方法),这也可能会导致系统更复杂。

再回顾一下外观模式的例子,会发现外观模式符合最少知识原则,客户端只有HomeTheaterFacade这一个交互对象。它的存在让系统调用变的更简单,并且如果需要子系统有模块需要升级,只需要修改HomeTheaterFacade这个类就可以完成升级。


本文例子来自《Head First 设计模式》。

最后,感谢女朋友支持和包容,比❤️

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