外观模式
外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，它提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口。外观模式定义了一个高层接口，使得客户端可以更加方便地使用子系统中的功能，同时也降低了客户端和子系统之间的耦合度。
外观模式主要解决的问题是：当一个系统中的多个组件之间存在复杂的依赖关系时，客户端需要了解和调用多个组件才能完成一个操作，这样会导致客户端代码和子系统之间的耦合度较高，维护和扩展也较为困难。而外观模式通过提供一个统一的接口，将多个组件封装在一起，从而降低了客户端代码和子系统之间的耦合度，使得客户端更加容易使用子系统中的功能。同时，外观模式也使得子系统的接口更加易于维护和扩展，因为外观类可以为客户端提供功能的同时，隐藏子系统中的复杂性。
总的来说，外观模式可以让客户端更加方便地访问子系统中的功能，同时也可以降低客户端和子系统之间的耦合度，提高系统的灵活性和可维护性。下面给出一个程序示例：
#include <iostream>
// 子系统类，实现具体的功能
class Subsystem1
{
public:
void operation1() { std::cout << "Subsystem1 operation1." << std::endl; }
};
class Subsystem2
{
public:
void operation2() { std::cout << "Subsystem2 operation2." << std::endl; }
};
class Subsystem3
{
public:
void operation3() { std::cout << "Subsystem3 operation3." << std::endl; }
};
// 外观类，提供简单的接口给客户端使用
class Facade
{
public:
void operation()
{
std::cout << "Facade operation." << std::endl;
m_subsystem1.operation1();
m_subsystem2.operation2();
m_subsystem3.operation3();
}
private:
Subsystem1 m_subsystem1;
Subsystem2 m_subsystem2;
Subsystem3 m_subsystem3;
};
int main()
{
Facade facade;
facade.operation();
return 0;
}
在上述代码中，我们定义了一个外观类 Facade，它提供了简单的接口 operation 给客户端使用。这个接口实际上是由三个子系统的具体操作组合而成的。这三个子系统分别是 Subsystem1、Subsystem2 和 Subsystem3，它们实现了具体的功能。在外观类中，我们将这三个子系统的实例作为私有成员变量，并在 operation 方法中依次调用它们的具体操作。
客户端使用外观模式时，只需要通过外观类的接口来调用功能，而不需要直接与子系统类交互。这样可以减少客户端代码和子系统类之间的耦合度，使系统更加灵活、易于维护。
当运行上述代码时，我们可以看到输出结果如下：
Facade operation.
Subsystem1 operation1.
Subsystem2 operation2.
Subsystem3 operation3.
可以看到，在客户端调用外观类的接口 operation 时，系统依次调用了三个子系统的具体操作。这就是外观模式的一种实现方式。
Qt中的媒体播放框架
QMediaPlayer其实就是外观模式中的外观（Facade）角色，它为复杂的音视频播放系统提供了一个简单的接口。在QMediaPlayer的内部，它使用了许多其他的类和组件来实现音视频播放的功能，这些类和组件可以看作是外观模式中的子系统。
具体来说，以下是一些在QMediaPlayer内部可能会使用到的子系统：
QMediaContent：这个类用来表示一个可以播放的媒体内容，例如一个视频文件或者一个网络流。它可以被QMediaPlayer用来加载音视频内容。QMediaService：这个类提供了媒体播放的服务，包括音频解码、视频解码等。QMediaPlayer可能会使用这个类来获取必要的媒体播放服务。QMediaPlaylist：这个类表示一个媒体播放列表。QMediaPlayer可以使用这个类来管理和播放多个音视频文件。QAbstractVideoSurface：如果QMediaPlayer用于播放视频，那么可能会使用这个类来显示视频画面。
这些都是在Qt媒体播放框架中可能会使用到的类。需要注意的是，QMediaPlayer的实现可能会根据不同的平台和版本有所不同，所以实际使用的类和组件可能会有所不同。但是不论实现如何，QMediaPlayer都会为用户提供一个统一简单的接口，这就是外观模式的主要目的。
下面给出QMediaPlayer源码如何体现外观模式的一种程序示例。请注意，这里的程序示例与实际代码有一定的差异，隐藏了许多细节。但示意Qt源码如何使用外观模式，应该是勉强足够的。另外，这里出现了QMediaPlayerPrivate类，并使用了Q_DECLARE_PRIVATE宏将其声明为QMediaPlayer的私有实现类。实际上，这种设计方式称为Pimpl，即将类的实现再封装到一个叫私有实现类的地方，一定程度上减少了编译依赖。这里不展开讲，读者若有兴趣可以自行查阅相关资料，与本文的主题关系不大。但要注意的是，Pimpl的实现方式在Qt源码中是惯用手法，读者最好能够领会其含义以及习惯其代码风格，否则调试起来会有一些棘手。
class QMediaPlayerPrivate
{
public:
QMediaPlayerPrivate();
~QMediaPlayerPrivate();
void setMedia(const QMediaContent &media);
void setPlaylist(QMediaPlaylist *playlist);
void setVideoOutput(QAbstractVideoSurface *surface);
// Other methods...
QMediaContent currentMedia;
QMediaPlaylist *playlist;
QMediaService *service;
QAbstractVideoSurface *videoOutput;
};
class QMediaPlayer : public QMediaObject
{
Q_OBJECT
// ...
public:
explicit QMediaPlayer(QObject *parent = nullptr);
~QMediaPlayer();
void setMedia(const QMediaContent &media);
void setPlaylist(QMediaPlaylist *playlist);
void setVideoOutput(QAbstractVideoSurface *surface);
// ...
public Q_SLOTS:
void play();
void stop();
void pause();
// ...
private:
Q_DISABLE_COPY(QMediaPlayer)
Q_DECLARE_PRIVATE(QMediaPlayer)
};
在这个例子中，QMediaPlayerPrivate是QMediaPlayer的私有实现类，它包含了实际的媒体内容、播放列表、媒体服务和视频输出。QMediaPlayerPrivate有几个私有成员变量来持有当前的媒体内容、播放列表、媒体服务和视频输出。这些成员变量代表了媒体播放系统的不同部分或子系统。
QMediaPlayer类在最后声明了Q_DECLARE_PRIVATE(QMediaPlayer)宏，实际相当于声明QMediaPlayer有一个QMediaPlayerPrivate的类成员变量。QMediaPlayer类提供了一些公共方法来设置这些成员变量。例如，setMedia()方法用于设置要播放的媒体内容；setPlaylist()方法用于设置播放列表；play()、stop()和pause()等方法来控制媒体的播放。这些方法将媒体播放的复杂性隐藏在QMediaPlayer类的内部，只提供一个简单的接口供用户使用。需要注意，通过Pimpl的设计方式，实际的程序逻辑是在QMediaPlayerPrivate中进行的。
总结
与组合模式一样，外观模式实际上更显得“不值一提”。当我们学习任何一门OO语言时，都会使用外观模式。但实际上，在日常编程中很容易就会将一个类在逻辑上的所有组成部分都塞到一个类的实现里面，造成类的实现过大，接口过于复杂。
外观模式是单一职责原则和最少知道原则的完美体现。我们应有意识地去通过创建子系统类，通过组合/聚合的方式组织在一起，并提供简单的接口对外界隐藏复杂性。而这个过程，就是实现外观模式。
