外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，它为复杂系统提供一个简化的接口，隐藏系统内部的复杂性，使客户端能够更轻松地使用系统。这种模式通过创建一个外观类，封装系统内部的交互逻辑，客户端只需与外观类交互，而无需了解系统内部的细节。

外观模式的核心角色

1. Facade（外观类）：提供简化的接口，封装系统内部的复杂交互
2. Subsystem（子系统）：由多个类组成的复杂系统，实现具体功能
3. Client（客户端）：通过外观类使用系统功能，无需直接与子系统交互

C++实现示例

以下以"家庭影院系统"为例实现外观模式，家庭影院包含投影仪、音响、播放器等多个设备（子系统），外观类提供简化的接口来控制整个观影流程：

#include <iostream>
#include <string>// 子系统1：投影仪
class Projector {
public:void on() {std::cout << "投影仪开启" << std::endl;}void off() {std::cout << "投影仪关闭" << std::endl;}void setInput(const std::string& source) {std::cout << "投影仪输入源设置为: " << source << std::endl;}void setMode(const std::string& mode) {std::cout << "投影仪模式设置为: " << mode << std::endl;}
};// 子系统2：音响
class SoundSystem {
public:void on() {std::cout << "音响开启" << std::endl;}void off() {std::cout << "音响关闭" << std::endl;}void setVolume(int level) {std::cout << "音响音量设置为: " << level << std::endl;}void setSurroundSound(bool enable) {std::cout << (enable ? "开启" : "关闭") << "环绕声" << std::endl;}
};// 子系统3：播放器
class Player {
private:std::string currentMovie;public:void on() {std::cout << "播放器开启" << std::endl;}void off() {std::cout << "播放器关闭" << std::endl;}void loadMovie(const std::string& movie) {currentMovie = movie;std::cout << "加载电影: " << currentMovie << std::endl;}void play() {std::cout << "播放电影: " << currentMovie << std::endl;}void pause() {std::cout << "暂停播放" << std::endl;}void stop() {std::cout << "停止播放" << std::endl;}
};// 子系统4：灯光
class Lights {
public:void on() {std::cout << "灯光开启" << std::endl;}void off() {std::cout << "灯光关闭" << std::endl;}void dim(int level) {std::cout << "灯光调暗至 " << level << "% 亮度" << std::endl;}
};// 外观类：家庭影院外观
class HomeTheaterFacade {
private:// 持有子系统对象的引用Projector& projector;SoundSystem& soundSystem;Player& player;Lights& lights;public:// 构造函数，接收所有子系统对象HomeTheaterFacade(Projector& p, SoundSystem& s, Player& pl, Lights& l): projector(p), soundSystem(s), player(pl), lights(l) {}// 简化接口：准备观影void watchMovie(const std::string& movie) {std::cout << "\n=== 准备开始观影 ===" << std::endl;lights.dim(10);          // 调暗灯光projector.on();          // 打开投影仪projector.setInput("播放器"); // 设置输入源projector.setMode("电影模式"); // 设置模式soundSystem.on();        // 打开音响soundSystem.setVolume(8); // 设置音量soundSystem.setSurroundSound(true); // 开启环绕声player.on();             // 打开播放器player.loadMovie(movie); // 加载电影player.play();           // 开始播放}// 简化接口：暂停电影void pauseMovie() {std::cout << "\n=== 暂停观影 ===" << std::endl;player.pause();          // 暂停播放lights.dim(50);          // 调亮一点灯光}// 简化接口：结束观影void endMovie() {std::cout << "\n=== 结束观影 ===" << std::endl;lights.on();             // 打开灯光player.stop();           // 停止播放player.off();            // 关闭播放器soundSystem.off();       // 关闭音响projector.off();         // 关闭投影仪}
};// 客户端代码
int main() {// 创建子系统对象Projector projector;SoundSystem soundSystem;Player player;Lights lights;// 创建外观对象HomeTheaterFacade homeTheater(projector, soundSystem, player, lights);// 客户端通过外观接口操作复杂系统homeTheater.watchMovie("星际穿越");// 模拟观影过程中暂停homeTheater.pauseMovie();// 继续播放后结束观影homeTheater.watchMovie("星际穿越"); // 这里实际应该是继续播放，简化处理为重新开始homeTheater.endMovie();return 0;
}

代码解析

1. 子系统类：Projector、SoundSystem、Player和Lights分别代表家庭影院的各个设备，每个类都有自己的操作接口，构成了复杂系统。

2. 外观类HomeTheaterFacade：

   • 持有所有子系统对象的引用，封装了子系统之间的交互逻辑
   • 提供了简化的接口（watchMovie、pauseMovie、endMovie），隐藏了系统内部的复杂操作序列
   • 客户端只需调用这些简单接口，即可完成复杂的观影流程

3. 客户端交互：客户端不需要知道各个设备的具体操作，只需通过外观类的接口与系统交互，大大简化了使用难度。

外观模式的优缺点

优点：

• 简化客户端操作，隐藏系统内部复杂性
• 降低客户端与子系统之间的耦合度，提高系统的独立性
• 便于子系统的维护和扩展，符合开放-封闭原则
• 可以为不同的客户端提供不同的外观接口

缺点：

• 外观类可能会变得庞大，承担过多责任，成为"上帝类"
• 新增子系统功能时，可能需要修改外观类，违反开放-封闭原则
• 可能限制了客户端对系统的灵活使用（如需使用子系统的特殊功能）

适用场景

• 当系统包含多个复杂子系统，希望简化客户端使用时
• 当需要降低客户端与子系统之间的耦合度时
• 当需要为一个复杂系统提供多个入口点（不同外观）时
• 当维护遗留系统时，可通过外观类封装遗留代码，供新系统调用

常见应用：

• 框架的入口类（如HttpClient封装底层网络操作）
• 数据库访问层（封装连接、查询、关闭等操作）
• 操作系统API封装（如Win32 API的高层封装）
• 第三方库的适配层（简化第三方库的使用）

外观模式与适配器模式的区别：外观模式是为了简化接口，而适配器模式是为了使不兼容的接口兼容；外观模式针对的是整个系统，而适配器模式针对的是单个类或接口。