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概述
外觀設計模式（
Facade Pattern）是一種常見的結構型設計模式，它的主要目的是簡化複雜系統的使用。可以把它想象成一個“控制面板”或者“遙控器”，透過這個控制面板，使用者可以輕鬆操作一個複雜的系統，而不需要關心繫統內部是如何運作的。舉個生活中的例子，想象一下，你家有一臺多功能的家電，比如一臺智慧電視，它不僅能看電視，還能上網、播放影片、控制智慧家居等等。對於電視的操作，你有遙控器，可以透過一些按鈕控制各種功能。
-
複雜系統： 電視內部的各種硬體（顯示屏、網路模組、聲音系統、處理器等）和軟體（作業系統、應用程式等）。 -
外觀模式： 遙控器，它將所有複雜的操作集中在幾個按鈕上，使用者只需要按下遙控器上的某個按鈕（比如“開機”或“返回主螢幕”），就能觸發一系列複雜的操作，而不需要了解電視內部的具體工作原理。
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在程式設計中，外觀模式是如何工作的？
外觀模式透過為複雜系統提供一個簡潔的介面，將複雜的子系統操作封裝在一個統一的外觀類（Facade）中。使用者只需要與外觀類互動，而不需要關心具體的實現細節。
例如，一個複雜系統涉及多個子模組，如果沒有外觀模式，使用者（或程式）在呼叫時，可能需要依次與每個子模組進行互動，呼叫很多方法，導致程式碼非常複雜。透過外觀模式，我們可以將這些操作封裝成一個簡單的方法呼叫，使用者只需要呼叫外觀類的方法即可。
外觀模式的好處
-
簡化介面： 將複雜的系統封裝起來，提供一個簡單易懂的介面，減少了呼叫者的複雜度。 -
降低耦合度： 外部系統不需要直接依賴複雜的子系統，只需要依賴外觀類，減少了系統間的依賴。 -
提高可維護性： 如果系統的內部實現發生變化，外觀類的介面不變，呼叫者不需要修改任何程式碼。 -
方便擴充套件： 新的子系統可以輕鬆整合，只需要修改外觀類，不影響其他部分。
外觀設計模式的核心思想就是 簡化介面，隱藏複雜性。它提供了一個高層次的介面，簡化了系統的使用，減少了客戶端與複雜子系統之間的耦合度。這種模式非常適用於需要簡化複雜系統、減少外部依賴的場景。
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外觀設計模式 UML 類圖
外觀設計模式的 UML 圖 主要展示了外觀類（Facade）如何透過統一的介面與多個子系統進行互動，併為客戶端提供簡化的介面
Client（客戶端）： 客戶端透過呼叫外觀類（Facade）的方法來與子系統進行互動，客戶端只需要關注外觀類提供的簡單介面，而不需要直接操作複雜的子系統。
Facade（外觀類）： 外觀類提供了一個統一的介面（如
operation()），將複雜的操作委託給不同的子系統。客戶端透過呼叫外觀類的方法來簡化與多個子系統的互動。Subsystem1, Subsystem2, Subsystem3（子系統類）： 這些類代表系統中的各個子模組，每個子系統類都有自己複雜的邏輯方法（如
method1()、method2()、method3()），但是客戶端不直接呼叫它們，而是透過外觀類來與之互動。外觀類和子系統的關係
外觀類透過 組合（
subsystem1, subsystem2, subsystem3）的方式持有多個子系統的例項。外觀類的方法（例如
operation()）在內部呼叫不同子系統的方法，客戶端只需要呼叫外觀類提供的簡單介面，而不需要直接與多個子系統互動。優點
-
簡化介面： 客戶端透過外觀類，避免了直接與多個複雜的子系統打交道。 -
降低耦合度： 客戶端與多個子系統之間的耦合減少，客戶端只與外觀類互動，而不需要關心子系統的具體實現。 -
增強可維護性： 如果子系統的實現發生了變化，客戶端無需改動，只需要修改外觀類的實現即可。
案例
在構建大型系統時，業務邏輯通常分散在不同的層次之間，涉及多個功能模組，這些模組之間相互依賴，彼此交織，難以快速理解與維護。例如，一個典型的 線上旅遊預訂系統，其預訂流程可能涉及到如下多個子系統或功能模組：
-
航班查詢： 根據使用者輸入的起點、終點和日期查詢可用航班。 -
酒店預定： 查詢目標地點的酒店併為使用者提供預定選項。 -
旅遊套餐推薦： 根據使用者偏好推薦相關旅遊套餐。 -
支付介面對接： 與第三方支付介面對接完成支付。
這些環節需要在多個服務、多個方法之間傳遞資料與控制流。假設需求有所變動，新增了一個業務流程或修改了現有流程，往往需要在不同的層次之間修改程式碼，甚至可能會影響到系統的其他部分。
外觀模式在複雜業務中的應用
外觀模式（
Facade Pattern） 是一種結構型設計模式，它提供了一個統一的介面，來訪問子系統中的一組介面。外觀模式透過為複雜子系統提供一個簡單的介面，隱藏了系統的複雜性，使得外部呼叫者只需要關注簡潔明瞭的介面，而不必關心其內部複雜的實現細節。簡言之，外觀模式就是在複雜的業務子系統上加一個“控制面板”（外觀類），透過簡單的按鈕（外觀類的方法）控制複雜的“機器”運轉。在一個典型的 線上旅遊預訂系統 中，預訂業務涉及到多個子系統和服務。透過外觀模式，我們可以將所有涉及的業務邏輯統一封裝在一個外觀類中，而上層業務只需要與該外觀類互動即可，無需關心其內部的實現細節。
實戰運用
以下程式碼簡化了複雜的業務邏輯，重點體會
1. 專案搭建與基礎配置
首先，建立一個 Spring Boot 專案，加入必要的依賴：
<dependencies>
<!-- Spring Boot Starter Web -->
<dependency>
<groupId>
org.springframework.boot
</groupId>
<artifactId>
spring-boot-starter-web
</artifactId>
</dependency>
<!-- Spring Boot Starter Data JPA -->
<dependency>
<groupId>
org.springframework.boot
</groupId>
<artifactId>
spring-boot-starter-data-jpa
</artifactId>
</dependency>
<!-- H2 Database (for simplicity) -->
<dependency>
<groupId>
com.h2database
</groupId>
<artifactId>
h2
</artifactId>
<scope>
runtime
</scope>
</dependency>
</dependencies>
然後，我們建立相應的實體類，例如 Flight、Hotel 和 Package，併為它們建立相應的 Repository 介面：
@Entity
publicclassFlight
{
@Id
private
Long id;
private
String flightNumber;
private
String departure;
private
String arrival;
// Getters and Setters
}
@Repository
publicinterfaceFlightRepositoryextendsJpaRepository<Flight, Long>
{
}
2. 構建子系統元件
在旅遊系統中，涉及到多個子系統服務，例如航班查詢、酒店預定、旅遊套餐推薦等。我們為這些子系統服務建立相應的元件類：
-
航班服務
@Service
publicclassFlightService
{
public List<Flight> findAvailableFlights(String departure, String arrival, LocalDate date)
{
// 實際查詢資料庫或呼叫外部航班API，此處簡化邏輯
System.out.println(
"查詢航班："
+ departure +
" 到 "
+ arrival +
"，日期："
+ date);
return
List.of(
new
Flight(
1L
,
"AA123"
, departure, arrival));
}
}
-
酒店服務
@Service
publicclassHotelService
{
public List<Hotel> findAvailableHotels(String location, LocalDate checkInDate, LocalDate checkOutDate)
{
// 查詢酒店資訊
System.out.println(
"查詢酒店："
+ location +
"，入住："
+ checkInDate +
"，退房："
+ checkOutDate);
return
List.of(
new
Hotel(
1L
,
"Hotel California"
, location));
}
}
-
旅遊套餐服務
@Service
publicclassPackageService
{
public List<TourPackage> recommendPackages(String destination)
{
// 推薦套餐
System.out.println(
"推薦旅遊套餐："
+ destination);
return
List.of(
new
TourPackage(
1L
,
"Paris Special"
, destination));
}
}
3. 建立外觀類
接下來，我們建立一個
BookingFacade 類，將多個子系統的功能集中封裝在一個外觀類中：@Service
publicclassBookingFacade
{
privatefinal
FlightService flightService;
privatefinal
HotelService hotelService;
privatefinal
PackageService packageService;
publicBookingFacade(FlightService flightService, HotelService hotelService, PackageService packageService)
{
this
.flightService = flightService;
this
.hotelService = hotelService;
this
.packageService = packageService;
}
publicbooleanbookTravel
(String departure, String arrival, LocalDate flightDate,
String hotelLocation, LocalDate checkIn, LocalDate checkOut,
String destination)
{
// 查詢航班
List<Flight> flights = flightService.findAvailableFlights(departure, arrival, flightDate);
if
(flights.isEmpty()) {
returnfalse
;
}
// 查詢酒店
List<Hotel> hotels = hotelService.findAvailableHotels(hotelLocation, checkIn, checkOut);
if
(hotels.isEmpty()) {
returnfalse
;
}
// 推薦旅遊套餐
List<TourPackage> packages = packageService.recommendPackages(destination);
if
(packages.isEmpty()) {
returnfalse
;
}
returntrue
;
}
}
4. 在 Controller 中使用外觀類
在 Spring Boot 的 Controller 層中，我們可以直接使用
BookingFacade 來簡化業務邏輯的呼叫：@RestController
@RequestMapping
(
"/bookings"
)
publicclassBookingController
{
privatefinal
BookingFacade bookingFacade;
publicBookingController(BookingFacade bookingFacade)
{
this
.bookingFacade = bookingFacade;
}
@PostMapping
public ResponseEntity<String> bookTravel(@RequestBody TravelRequest travelRequest)
{
boolean
success = bookingFacade.bookTravel(travelRequest.getDeparture(),
travelRequest.getArrival(),
travelRequest.getFlightDate(),
travelRequest.getHotelLocation(),
travelRequest.getCheckIn(),
travelRequest.getCheckOut(),
travelRequest.getDestination());
if
(success) {
return
ResponseEntity.ok(
"旅遊預定成功"
);
}
return
ResponseEntity.badRequest().body(
"旅遊預定失敗"
);
}
}
透過以上設計，
BookingController 只需要關注如何處理使用者請求，而具體的業務邏輯（如航班查詢、酒店預定、套餐推薦）都已經被封裝在 BookingFacade 類中。無論如何修改或擴充套件預定業務，我們只需要在外觀類中進行修改，其他地方的程式碼不需要做任何變動。小結
外觀模式為系統提供了統一且簡潔的介面，同時隱藏了底層複雜的業務邏輯。而 Spring Boot 強大的依賴注入（DI）特性，使得各個服務的整合變得更加靈活與易於管理。
透過這種設計方式，我們能夠：
-
降低程式碼耦合度： 將複雜的子系統封裝起來，暴露簡單的介面，降低了不同模組之間的依賴關係。 -
提升程式碼可維護性： 對於新增需求或業務變更，我們只需要在外觀類中進行修改，而不用在多個地方重複修改。 -
增強開發效率： 業務邏輯的模組化和統一化，使得開發人員能更加專注於業務實現，而不是處理複雜的互動關係。
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