1. 门面模式

如果你平时的工作涉及接口开发，不知道你有没有遇到关于接口粒度的问题呢？

为了保证接口的可复用性（或者叫通用性），我们需要将接口尽量设计得细粒度一点，职责单一一点。但是，如果接口的粒度过小，在接口的使用者开发一个业务功能时，就会导致需要调用 n 多细粒度的接口才能完成。调用者肯定会抱怨接口不好用。

相反，如果接口粒度设计得太大，一个接口返回 n 多数据，要做 n 多事情，就会导致接口不够通用、可复用性不好。接口不可复用，那针对不同的调用者的业务需求，我们就需要开发不同的接口来满足，这就会导致系统的接口无限膨胀。

那如何来解决接口的可复用性（通用性）和易用性之间的矛盾呢？通过今天对于门面模式的学习，我想你心中会有答案。

1.1 门面模式的原理与实现

门面模式，也叫外观模式，英文全称是 Facade Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》一书中，门面模式是这样定义的：

Provide a unified interface to a set of interfaces in a subsystem. Facade Pattern defines a higher-level interface that makes the subsystem easier to use.

翻译成中文就是：门面模式为子系统提供一组统一的接口，定义一组高层接口让子系统更易用。

这个定义很简洁，我再进一步解释一下。

假设有一个系统 A，提供了 a、b、c、d 四个接口。系统 B 完成某个业务功能，需要调用 A 系统的 a、b、d 接口。利用门面模式，我们提供一个包裹 a、b、d 接口调用的门面接口 x，给系统 B 直接使用。

不知道你会不会有这样的疑问，让系统 B 直接调用 a、b、d 感觉没有太大问题呀，为什么还要提供一个包裹 a、b、d 的接口 x 呢？

假设我们刚刚提到的系统 A 是一个后端服务器，系统 B 是 App 客户端。App 客户端通过后端服务器提供的接口来获取数据。我们知道，App 和服务器之间是通过移动网络通信的，网络通信耗时比较多，为了提高 App 的响应速度，我们要尽量减少 App 与服务器之间的网络通信次数。

假设，完成某个业务功能（比如显示某个页面信息）需要“依次”调用 a、b、d 三个接口，因自身业务的特点，不支持并发调用这三个接口。

如果我们现在发现 App 客户端的响应速度比较慢，排查之后发现，是因为过多的接口调用过多的网络通信。针对这种情况，我们就可以利用门面模式，让后端服务器提供一个包裹 a、b、d 三个接口调用的接口 x。App 客户端调用一次接口 x，来获取到所有想要的数据，将网络通信的次数从 3 次减少到 1 次，也就提高了 App 的响应速度。

这里举的例子只是应用门面模式的其中一个意图，也就是解决性能问题。

1.2 门面模式基本介绍

1. 门面模式（facade），也叫”过程模式“，外观模式：门面模式为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，此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
2. 门面模式通过定义一个一致性的接口，是以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端跟这个接口发生调用，而无需关系这个子系统的内部细节

• 门面模式（facade）:为调用端提供统一的调用接口，门面类知道那些子系统负责处理什么请求，从而将调用端的请求代理给适当的子系统对象
• 调用者（client）:门面接口的调用者
• 子系统的集合：指模块或者子系统，处理facade对象指派的任务，他是功能的实际提供者

2 一个Demo

2.1 需求：组建一个家庭影院

DVD播放器，投影仪，自动屏幕，爆米花机，要求完成使用家庭影院的功能，其过程：直接用遥控器：统筹各设备开关

• 开爆米花机
• 放下屏幕
• 开投影仪
• 开音响
• 开DVD,选择DVD
• 去拿爆米花
• 调暗灯光
• 播放
• 观影结束，关闭各种设备

package com.evan.facade;

public class TheaterLight {

	private static TheaterLight instance = new TheaterLight();

	public static TheaterLight getInstance() {
		return instance;
	}

	public void on() {
		System.out.println(" TheaterLight on ");
	}

	public void off() {
		System.out.println(" TheaterLight off ");
	}

	public void dim() {
		System.out.println(" TheaterLight dim.. ");
	}

	public void bright() {
		System.out.println(" TheaterLight bright.. ");
	}
}

package com.evan.facade;


public class Stereo {

	private static Stereo instance = new Stereo();
	
	public static Stereo getInstance() {
		return instance;
	}
	
	public void on() {
		System.out.println(" Stereo on ");
	}
	
	public void off() {
		System.out.println(" Screen off ");
	}
	
	public void up() {
		System.out.println(" Screen up.. ");
	}
	
	//...
}

package com.evan.facade;

public class Screen {

	private static Screen instance = new Screen();
	
	public static Screen getInstance() {
		return instance;
	}
	
	public void up() {
		System.out.println(" Screen up ");
	}
	
	public void down() {
		System.out.println(" Screen down ");
	}
	

}

package com.evan.facade;

public class Projector {

	private static Projector instance = new Projector();
	
	public static Projector getInstance() {
		return instance;
	}
	
	public void on() {
		System.out.println(" Projector on ");
	}
	
	public void off() {
		System.out.println(" Projector off ");
	}
	
	public void focus() {
		System.out.println(" Projector is Projector  ");
	}
	
	//...
}

package com.evan.facade;

public class Popcorn {
	
	private static Popcorn instance = new Popcorn();
	
	public static Popcorn getInstance() {
		return instance;
	}
	
	public void on() {
		System.out.println(" popcorn on ");
	}
	
	public void off() {
		System.out.println(" popcorn off ");
	}
	
	public void pop() {
		System.out.println(" popcorn is poping  ");
	}
}

package com.evan.facade;

public class DVDPlayer {
	
	//使用单例模式, 使用饿汉式
	private static DVDPlayer instance = new DVDPlayer();
	
	public static DVDPlayer getInstanc() {
		return instance;
	}
	
	public void on() {
		System.out.println(" dvd on ");
	}
	public void off() {
		System.out.println(" dvd off ");
	}
	
	public void play() {
		System.out.println(" dvd is playing ");
	}
	
	//....
	public void pause() {
		System.out.println(" dvd pause ..");
	}
}

package com.evan.facade;

public class HomeTheaterFacade {
	
	//定义各个子系统对象
	private TheaterLight theaterLight;
	private Popcorn popcorn;
	private Stereo stereo;
	private Projector projector;
	private Screen screen;
	private DVDPlayer dVDPlayer;
	
	
	//构造器
	public HomeTheaterFacade() {
		super();
		this.theaterLight = TheaterLight.getInstance();
		this.popcorn = Popcorn.getInstance();
		this.stereo = Stereo.getInstance();
		this.projector = Projector.getInstance();
		this.screen = Screen.getInstance();
		this.dVDPlayer = DVDPlayer.getInstanc();
	}

	//操作分成 4 步
	
	public void ready() {
		popcorn.on();
		popcorn.pop();
		screen.down();
		projector.on();
		stereo.on();
		dVDPlayer.on();
		theaterLight.dim();
	}
	
	public void play() {
		dVDPlayer.play();
	}
	
	public void pause() {
		dVDPlayer.pause();
	}
	
	public void end() {
		popcorn.off();
		theaterLight.bright();
		screen.up();
		projector.off();
		stereo.off();
		dVDPlayer.off();
	}


	
	
	
}

package com.evan.facade;

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
	
		HomeTheaterFacade homeTheaterFacade = new HomeTheaterFacade();
		homeTheaterFacade.ready();
		homeTheaterFacade.play();
		
		
		homeTheaterFacade.end();
	}

}

3 门面模式的应用场景举例

在 GoF 给出的定义中提到，“门面模式让子系统更加易用”，实际上，它除了解决易用性问题之外，还能解决其他很多方面的问题。

门面模式定义中的“子系统（subsystem）”也可以有多种理解方式。它既可以是一个完整的系统，也可以是更细粒度的类或者模块。关于这一点，在下面的讲解中也会有体现。

3.1 解决易用性问题

门面模式可以用来封装系统的底层实现，隐藏系统的复杂性，提供一组更加简单易用、更高层的接口。比如，Linux 系统调用函数就可以看作一种“门面”。它是 Linux 操作系统暴露给开发者的一组“特殊”的编程接口，它封装了底层更基础的 Linux 内核调用。再比如，Linux 的 Shell 命令，实际上也可以看作一种门面模式的应用。它继续封装系统调用，提供更加友好、简单的命令，让我们可以直接通过执行命令来跟操作系统交互。

设计原则、思想、模式很多都是相通的，是同一个道理不同角度的表述。实际上，从隐藏实现复杂性，提供更易用接口这个意图来看，门面模式有点类似迪米特法则（最少知识原则）和接口隔离原则：两个有交互的系统，只暴露有限的必要的接口。除此之外，门面模式还有点类似封装、抽象的设计思想，提供更抽象的接口，封装底层实现细节。

3.2. 解决性能问题

关于利用门面模式解决性能问题这一点，刚刚我们已经讲过了。我们通过将多个接口调用替换为一个门面接口调用，减少网络通信成本，提高 App 客户端的响应速度。

我们来讨论一下这样一个问题：从代码实现的角度来看，该如何组织门面接口和非门面接口？

如果门面接口不多，我们完全可以将它跟非门面接口放到一块，也不需要特殊标记，当作普通接口来用即可。如果门面接口很多，我们可以在已有的接口之上，再重新抽象出一层，专门放置门面接口，从类、包的命名上跟原来的接口层做区分。如果门面接口特别多，并且很多都是跨多个子系统的，我们可以将门面接口放到一个新的子系统中。

3.3. 解决分布式事务问题

关于利用门面模式来解决分布式事务问题，我们通过一个例子来解释一下。

在一个金融系统中，有两个业务领域模型，用户和钱包。这两个业务领域模型都对外暴露了一系列接口，比如用户的增删改查接口、钱包的增删改查接口。假设有这样一个业务场景：在用户注册的时候，我们不仅会创建用户（在数据库 User 表中），还会给用户创建一个钱包（在数据库的 Wallet 表中）。

对于这样一个简单的业务需求，我们可以通过依次调用用户的创建接口和钱包的创建接口来完成。但是，用户注册需要支持事务，也就是说，创建用户和钱包的两个操作，要么都成功，要么都失败，不能一个成功、一个失败。

要支持两个接口调用在一个事务中执行，是比较难实现的，这涉及分布式事务问题。虽然我们可以通过引入分布式事务框架或者事后补偿的机制来解决，但代码实现都比较复杂。而最简单的解决方案是，利用数据库事务或者 Spring 框架提供的事务（如果是 Java 语言的话），在一个事务中，执行创建用户和创建钱包这两个 SQL 操作。这就要求两个 SQL 操作要在一个接口中完成，所以，我们可以借鉴门面模式的思想，再设计一个包裹这两个操作的新接口，让新接口在一个事务中执行两个 SQL 操作。

4 门面模式总结

4.1 门面模式解决了什么问题

为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，门面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。

主要解决：降低访问复杂系统的内部子系统时的复杂度，简化客户端与之的接口。

何时使用：

1. 客户端不需要知道系统内部的复杂联系，整个系统只需提供一个"接待员"即可。
2. 定义系统的入口。

4.2 门面模式的细节

1. 门面模式对外部屏蔽了子系统的细节，因此门面模式降低了客户端对子系统使用的复杂性
2. 门面模式对客户端与子系统的耦合关系——解耦，让子系统内部的模块更易维护和扩展
3. 通过合理的使用门面模式，可以帮我们更好的划分访问层次
4. 当系统需要进行分层设计时，可以考虑使用组合模式

在客户端和复杂系统之间再加一层，这一层将调用顺序、 依赖关系等处理好。

4.3 门面模式优缺点

优点：

1. 减少系统相互依赖。
2. 提高灵活性。
3. 提高了安全性。

缺点：不符合开闭原则，如果要改东西很麻烦，继承重写都不合适。