11、Python设计模式：外观模式

### **哲学思想：**

外观模式的哲学思想是简化系统的复杂性。在软件设计中，系统往往包含大量的子系统或模块，这些子系统或模块之间相互关联，复杂度较高。使用外观模式，可以将系统的复杂性隐藏在一个外观对象后面，外部调用者只需要与外观对象进行交互，而不需要了解系统内部的复杂细节。

外观模式的另一个哲学思想是分离关注点。通过外观对象封装系统的复杂性，可以使得系统的各个子系统或模块专注于自己的功能，而不需要关心其他子系统或模块的实现细节，从而使得系统更加可维护、可扩展和易于测试。

因此，外观模式强调了简化系统设计、降低系统复杂度以及分离关注点等哲学思想。它是一种常见的设计模式，在实际的软件设计中得到广泛应用。

### **简介：**

外观模式是一种设计模式，它提供了一个简单的接口，隐藏了一个复杂系统的复杂性，并允许客户端通过该接口访问系统。外观模式也被称为门面模式，因为它像一个建筑物的门面一样，为整个系统提供了一个统一的外观。

外观模式的核心思想是将一个复杂的系统分解成许多较小的子系统，然后提供一个高层次的接口，以便客户端可以通过该接口访问子系统，而不必了解子系统的详细信息。通过使用外观模式，可以将系统的耦合度降低到最小，从而使系统更容易维护和扩展。

在外观模式中，客户端只需调用外观对象的方法，即可完成整个系统的操作。外观对象将客户端请求委托给适当的子系统对象，从而完成操作。这种方法使得客户端与子系统对象之间的耦合度降低到最小，从而提高了系统的灵活性和可维护性。

### **优点：**

1、 简化接口：外观模式隐藏了子系统的复杂性，提供了一个简单的接口，使得客户端不需要了解子系统的具体实现细节，从而降低了客户端的使用难度；
2、 解耦子系统：外观模式将客户端与子系统之间解耦，使得子系统的变化不会影响到客户端，同时也方便了子系统的维护和修改；
3、 提高了可维护性：外观模式提高了代码的可维护性，因为客户端与子系统之间的交互通过外观对象进行，如果需要修改子系统的实现，只需要修改外观对象即可；
4、 遵循单一职责原则：外观模式将客户端与子系统之间的交互都封装在外观对象中，使得每个对象都只需要负责一个职责，符合单一职责原则；
5、 降低了耦合度：外观模式将客户端与子系统之间的耦合度降低了，因为客户端只需要与外观对象交互，而不需要直接与子系统交互，从而减少了对象之间的依赖关系，提高了代码的灵活性和可扩展性；

### **缺点：**

1、 增加系统复杂性：引入外观对象会增加系统的复杂性，因为外观对象需要了解子系统的实现细节，才能提供相应的简化接口，如果系统本身已经足够简单，引入外观模式反而会增加代码的复杂性；
2、 限制了灵活性：外观模式提供的简化接口可能无法满足某些特定的需求，如果需要进行一些高级操作，客户端可能需要直接访问子系统，从而破坏了外观模式的封装性；
3、 不符合开闭原则：当系统需要添加新的功能时，可能需要修改外观对象的代码，这样就会影响到客户端的使用，不符合开闭原则；
4、 隐藏了系统细节：虽然外观模式的目的是隐藏系统的实现细节，但有时候客户端需要了解子系统的实现细节才能进行一些高级操作，如果这些细节被隐藏起来，就无法进行这些操作；
5、 可能会造成性能问题：由于外观模式需要提供简化接口，可能会导致一些性能损失，因为客户端可能需要进行一些不必要的数据转换或者其他额外的处理，从而影响系统的性能；

### **实际应用场景：**

1、 封装复杂的第三方库：当系统需要使用一个复杂的第三方库时，可以使用外观模式封装该库，提供一个简单的接口给客户端使用，从而减少客户端与第三方库之间的耦合度；
2、 统一访问接口：当系统中存在多个子系统时，可以使用外观模式提供一个统一的访问接口，使得客户端可以通过该接口访问所有的子系统，从而降低了客户端与子系统之间的耦合度；
3、 简化复杂的业务逻辑：当系统中存在复杂的业务逻辑时，可以使用外观模式封装这些逻辑，提供一个简单的接口给客户端使用，使得客户端不需要了解具体的实现细节；
4、 解耦系统模块：当系统中的模块之间存在依赖关系时，可以使用外观模式将这些模块解耦，提供一个简单的接口让客户端使用，从而降低了模块之间的耦合度；
5、 统一管理资源：当系统中存在多个资源时，可以使用外观模式提供一个统一的接口来管理这些资源，使得客户端可以通过该接口来访问所有的资源，从而方便了资源的管理和维护；

### **代码实现**
```python
class CPU:
    def freeze(self):
        print("CPU freeze")

def jump(self, position):
        print("CPU jump to position {}".format(position))

def execute(self):
        print("CPU execute")
class Memory:
    def load(self, position, data):
        print("Memory load data {} to position {}".format(data, position))
class HardDrive:
    def read(self, position, size):
        print("HardDrive read {} bytes from position {}".format(size, position))
class ComputerFacade:
    def __init__(self):
        self.cpu = CPU()
        self.memory = Memory()
        self.hard_drive = HardDrive()

def start(self):
        self.cpu.freeze()
        self.memory.load(0, 'bootloader')
        self.cpu.jump(0)
        self.cpu.execute()
        self.memory.load(10, 'kernel')
        self.cpu.jump(10)
        self.cpu.execute()
        self.hard_drive.read(0, 1024)
# client code
computer = ComputerFacade()
computer.start()

```
在这个例子中，CPU、Memory 和 HardDrive 分别代表电脑的 CPU、内存和硬盘等部件，ComputerFacade 则代表电脑的外观。当客户端需要启动电脑时，只需要通过调用 ComputerFacade 的 start() 方法就可以完成整个开机过程。通过使用外观模式，我们可以将电脑的开机过程封装起来，提供一个简单的接口给客户端使用，同时也隐藏了电脑的实现细节。