Design Pattern (15) - Facade Pattern (外觀模式)

您可於此 design_pattern repo 下載 Design Pattern 系列程式碼。

需求

假設我們正在開發一個家庭影院系統，該系統包含以下子系統：

• DVD 播放器
• 環繞音響
• 燈光
• 投影機

用戶希望能輕鬆開啟或關閉家庭影院的所有功能，而不需要逐一操作各個設備。

物件導向分析 (OOA)

理解需求後，讓我們來快速實作物件導向分析吧！

察覺 Forces

在設計階段，我們注意到以下設計難題：

1. 子系統過於複雜：需要多個步驟才能完成操作。

2. 操作繁瑣：用戶需要熟悉每個子系統的細節。

3. 缺乏一致性：不同子系統之間的操作方式可能不同，導致混亂。

這些 Forces 驅使我們採用外觀模式來簡化介面，減少系統的操作複雜度。

套用 Facade Pattern (Solution) 得到新的 Context (Resulting Context)

做完 OOA，察覺 Forces，看清楚整個 Context 後，就可以來套用 Facade Pattern 解決這個問題。

先來看一下 Facade Pattern 的 UML：

• Subsystems (子系統)：表示系統中的一組類別或模組，它們各自負責不同的功能。例如，在家庭影院系統中，包括 DVDPlayer、SurroundSound、Lights 和 Projector 等子系統。
• Facade (外觀類別)：提供一個簡化的介面來封裝子系統的複雜性。它負責協調多個子系統，以完成用戶的一個請求。例如，HomeTheaterFacade 提供 watchMovie() 和 endMovie() 方法來簡化對子系統的操作。

將 Facade Pattern 套用到我們的應用吧

物件導向程式設計 (OOP)

[Subsystems]

class DVDPlayer {
    fun on() = println("DVD Player is ON")
    fun play() = println("DVD Player is playing")
    fun off() = println("DVD Player is OFF")
}

class SurroundSound {
    fun on() = println("Surround Sound is ON")
    fun setVolume(level: Int) = println("Surround Sound volume set to $level")
    fun off() = println("Surround Sound is OFF")
}

class Lights {
    fun dim(level: Int) = println("Lights dimmed to $level%")
    fun on() = println("Lights are ON")
}

class Projector {
    fun on() = println("Projector is ON")
    fun setMode(mode: String) = println("Projector set to $mode mode")
    fun off() = println("Projector is OFF")
}

[Facade: HomeTheaterFacade]

class HomeTheaterFacade(
    private val dvdPlayer: DVDPlayer,
    private val surroundSound: SurroundSound,
    private val lights: Lights,
    private val projector: Projector
) {
    fun watchMovie() {
        println("Get ready to watch a movie...")
        lights.dim(10)
        projector.on()
        projector.setMode("Cinema")
        surroundSound.on()
        surroundSound.setVolume(5)
        dvdPlayer.on()
        dvdPlayer.play()
    }

    fun endMovie() {
        println("Shutting down the home theater...")
        dvdPlayer.off()
        surroundSound.off()
        projector.off()
        lights.on()
    }
}

[Client]

fun main() {
    val dvdPlayer = DVDPlayer()
    val surroundSound = SurroundSound()
    val lights = Lights()
    val projector = Projector()

    val homeTheater = HomeTheaterFacade(dvdPlayer, surroundSound, lights, projector)

    // The Start
    homeTheater.watchMovie()

    println()

    // The End
    homeTheater.endMovie()
}

[Output]

Get ready to watch a movie...
Lights dimmed to 10%
Projector is ON
Projector set to Cinema mode
Surround Sound is ON
Surround Sound volume set to 5
DVD Player is ON
DVD Player is playing

Shutting down the home theater...
DVD Player is OFF
Surround Sound is OFF
Projector is OFF
Lights are ON

結論

外觀模式通過為複雜系統提供一個簡單的介面，降低了系統的操作成本，提升了用戶體驗。它特別適用於子系統較多且操作繁瑣的情境。藉由使用外觀模式，開發者能夠更專注於系統核心邏輯，同時提升程式碼的可維護性與擴展性。