外观模式 - 桑尼号的狮吼炮

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1. 开炮

桑尼号是草帽一伙的第二艘海贼船，设计者是弗兰奇，使用的材料是价值不菲、世界上最强的巨树“亚当”。主要特色是狮子造形的船头及“士兵船坞系统”，此外还有草皮做成的甲板，附有大型水族馆的房间、图书馆等许多方便的设备。

桑尼号船头的狮吼炮是一个非常厉害的武器。它能够从狮嘴发射出威力超强的加农炮，可利用狮头内部操控室的“狙击圈”自由网罗目标。要发动狮吼炮必须同时使用两桶可乐的能量‘风来喷射’才可以避免后座力让船飞退。

想要发射狮吼炮，操作很简单：瞄准目标，拉动拉杆就可以发射了。但是看似简单的加农炮发射，其底层是需要很多个系统协同配合才能完成的：

  1. 可乐注入系统
  2. 能量转换系统，将注入的可乐转换成能量
  3. 瞄准系统
  4. 目标锁定系统
  5. 加农炮控制系统
  6. 风来炮稳定系统，抵消后坐力，让船体稳定。

这么复杂的系统对于使用者来说其实就是一个按钮加一个拉杆。不论狮吼炮的设计者弗兰奇有没有学过设计模式，但他确实用到了一种设计模式：外观模式。外观模式就是给很多复杂的子系统提供一个简单的上层接口，并在这些接口中包含用户真正关心的功能。

关于外观模式的应用，在实际生活中也有有很多的场景：

  1. 通过电商平台下单，就可以收到自己需要的商品。
    • 上层接口：用于下单、查看物流信息、确认收货的用户界面
    • 底层模块：供货商、仓库、包装、送货、支付处理、售后等
  2. 购买基金
    • 上层接口：可供用户操作的UI界面
    • 底层模块：基金分类、购买股票、购买国债、购买企业债
  3. 音频转换工具
    • 上层接口：可供用户操作的UI界面
    • 底层模块：MP3编解码模块、FALC编解码模块、APE编解码模块、等。。。
  4. 智能家居系统
    • 上层接口：可供用户操作的UI界面
    • 底层模块：电视、灯、热水器、空调、路由器、。。。。

2. 庖丁解牛

2.1 UML类图

关于桑尼号的狮吼炮的组成前边已经描述过了，我们需要通过外观模式对其进行封装，如果仔细分析一下可以得知，上层的接口和底层的各个模块之间应该是关联关系（因为类之间没有继承关系，也不是整体和部分这种结构，因此排除了聚合和组合，并且它们之间具有包含和被包含的关系，所以确定的关系是关联关系），下面是狮吼炮对应的UML类图：

2.2 子系统

根据上面提供的类图就可以把对应的程序写出来了:

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// 乐可系统
class CokeSystem
{
public:
    void immitCoke()
    {
        cout << "狮吼炮原料<可乐>已经注入完毕..." << endl;
    }
};

// 能量转换系统
class EnergySystem
{
public:
    void energyConvert()
    {
        cout << "已经将所有的可乐转换为了能量..." << endl;
    }
};

// 目标锁定系统
class AimLockSystem
{
public:
    void aimLock()
    {
        cout << "已经瞄准并且锁定了目标..." << endl;
    }
};

// 加农炮发射系统
class Cannon
{
public:
    void cannonFire()
    {
        cout << "狮吼炮正在向目标开火..." << endl;
    }
};

// 风来炮稳定系统
class WindCannon
{
public:
    void windCannonFire()
    {
        cout << "发射风来炮抵消后坐力稳定船身..." << endl;
    }
};

这些子系统都是可以独立工作的，并且都提供了供外部调用的接口。

2.3 狮吼炮

狮吼炮是上层接口，需要协调上面的这些子系统使它们能够相互配合协同工作。

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// 上层接口
class LionCannon
{
public:
    LionCannon()
    {
        m_coke = new CokeSystem;
        m_energy = new EnergySystem;
        m_aimLock = new AimLockSystem;
        m_cannon = new Cannon;
        m_windCannon = new WindCannon;
    }
    ~LionCannon()
    {
        delete m_coke;
        delete m_energy;
        delete m_aimLock;
        delete m_cannon;
        delete m_windCannon;
    }
    // 瞄准并锁定目标
    void aimAndLock()
    {
        m_coke->immitCoke();
        m_energy->energyConvert();
        m_aimLock->aimLock();
    }
    // 开炮
    void fire()
    {
        m_cannon->cannonFire();
        m_windCannon->windCannonFire();
    }
private:
    CokeSystem* m_coke = nullptr;
    EnergySystem* m_energy = nullptr;
    AimLockSystem* m_aimLock = nullptr;
    Cannon* m_cannon = nullptr;
    WindCannon* m_windCannon = nullptr;
};

在狮吼炮上层接口类中只提供了两个方法：瞄准锁定 aimAndLock() 和开火 fire()。这样对于狮吼炮的操作难度瞬间变成了傻瓜级，只要有手并且眼睛不瞎就可以操作。

2.4 开炮

最后需要展示一下狮吼炮的威力：

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int main()
{
    // 发射狮吼炮
    LionCannon* lion = new LionCannon;
    lion->aimAndLock();
    lion->fire();
    delete lion;
    return 0;
}

输出的结果为:

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狮吼炮原料<可乐>已经注入完毕...
已经将所有的可乐转换为了能量...
已经瞄准并且锁定了目标...
狮吼炮正在向目标开火...
发射风来炮抵消后坐力稳定船身...

外观模式是一个很重要、平时也经常使用的设计模式，其核心思想就是化繁为简，封装底层逻辑，将使用者真正关心的功能通过上层接口呈现出来。