初探Java設計模式3:行為型模式(策略,觀察者等)
行為型模式關注的是各個類之間的相互作用,將職責劃分清楚,使得我們的程式碼更加地清晰。
策略模式
策略模式太常用了,所以把它放到最前面進行介紹。它比較簡單,我就不廢話,直接用程式碼說事吧。
下面設計的場景是,我們需要畫一個圖形,可選的策略就是用紅色筆來畫,還是綠色筆來畫,或者藍色筆來畫。
首先,先定義一個策略介面:
public interfaceStrategy{
publicvoiddraw(int radius, int x, int y);
}
然後我們定義具體的幾個策略:
public classRedPenimplementsStrategy{
@Override
publicvoiddraw(int radius, int x, int y){
System.out.println("用紅色筆畫圖,radius:" + radius + ", x:" + x + ", y:" + y);
}
}
public classGreenPenimplementsStrategy{
@Override
publicvoiddraw(int radius, int x, int y){
System.out.println("用綠色筆畫圖,radius:" + radius + ", x:" + x + ", y:" + y);
}
}
public classBluePenimplementsStrategy{
@Override
publicvoiddraw(int radius, int x, int y){
System.out.println("用藍色筆畫圖,radius:" + radius + ", x:" + x + ", y:" + y);
}
}
使用策略的類:
public classContext{
private Strategy strategy;
publicContext(Strategy strategy){
this .strategy = strategy;
}
publicintexecuteDraw(int radius, int x, int y){
return strategy.draw(radius, x, y);
}
}
客戶端演示:
publicstaticvoidmain(String[] args){
Context context = new Context(new BluePen()); // 使用綠色筆來畫
context.executeDraw(10, 0, 0);
}
放到一張圖上,讓大家看得清晰些:
這個時候,大家有沒有聯想到結構型模式中的橋樑模式,它們其實非常相似,我把橋樑模式的圖拿過來大家對比下:
要我說的話,它們非常相似,橋樑模式在左側加了一層抽象而已。橋樑模式的耦合更低,結構更復雜一些。
觀察者模式
觀察者模式對於我們來說,真是再簡單不過了。無外乎兩個操作,觀察者訂閱自己關心的主題和主題有資料變化後通知觀察者們。
首先,需要定義主題,每個主題需要持有觀察者列表的引用,用於在資料變更的時候通知各個觀察者:
public classSubject{
private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
private int state;
publicintgetState(){
return state;
}
publicvoidsetState(int state){
this.state = state;
// 資料已變更,通知觀察者們
notifyAllObservers();
}
publicvoidattach(Observer observer){
observers.add(observer);
}
// 通知觀察者們
publicvoidnotifyAllObservers(){
for (Observer observer : observers) {
observer.update();
}
}
}
定義觀察者介面:
public abstract classObserver{
protected Subject subject;
publicabstractvoidupdate();
}
其實如果只有一個觀察者類的話,介面都不用定義了,不過,通常場景下,既然用到了觀察者模式,我們就是希望一個事件出來了,會有多個不同的類需要處理相應的資訊。比如,訂單修改成功事件,我們希望發簡訊的類得到通知、發郵件的類得到通知、處理物流資訊的類得到通知等。
我們來定義具體的幾個觀察者類:
public classBinaryObserverextendsObserver{
// 在構造方法中進行訂閱主題
publicBinaryObserver(Subject subject){
this.subject = subject;
// 通常在構造方法中將 this 釋出出去的操作一定要小心
this.subject.attach(this);
}
// 該方法由主題類在資料變更的時候進行呼叫
@Override
publicvoidupdate(){
String result = Integer.toBinaryString(subject.getState());
System.out.println("訂閱的資料發生變化,新的資料處理為二進位制值為:" + result);
}
}
public classHexaObserverextendsObserver{
publicHexaObserver(Subject subject){
this.subject = subject;
this.subject.attach(this);
}
@Override
publicvoidupdate(){
String result = Integer.toHexString(subject.getState()).toUpperCase();
System.out.println("訂閱的資料發生變化,新的資料處理為十六進位制值為:" + result);
}
}
客戶端使用也非常簡單:
publicstaticvoidmain(String[] args){
// 先定義一個主題
Subject subject1 = new Subject();
// 定義觀察者
new BinaryObserver(subject1);
new HexaObserver(subject1);
// 模擬資料變更,這個時候,觀察者們的 update 方法將會被呼叫
subject.setState(11);
}
output:
訂閱的資料發生變化,新的資料處理為二進位制值為:1011
訂閱的資料發生變化,新的資料處理為十六進位制值為:B
當然,jdk 也提供了相似的支援,具體的大家可以參考 java.util.Observable 和 java.util.Observer 這兩個類。
實際生產過程中,觀察者模式往往用訊息中介軟體來實現,如果要實現單機觀察者模式,筆者建議讀者使用 Guava 中的 EventBus,它有同步實現也有非同步實現,本文主要介紹設計模式,就不展開說了。
責任鏈模式
責任鏈通常需要先建立一個單向連結串列,然後呼叫方只需要呼叫頭部節點就可以了,後面會自動流轉下去。比如流程審批就是一個很好的例子,只要終端使用者提交申請,根據申請的內容資訊,自動建立一條責任鏈,然後就可以開始流轉了。
有這麼一個場景,使用者參加一個活動可以領取獎品,但是活動需要進行很多的規則校驗然後才能放行,比如首先需要校驗使用者是否是新使用者、今日參與人數是否有限額、全場參與人數是否有限額等等。設定的規則都通過後,才能讓使用者領走獎品。
如果產品給你這個需求的話,我想大部分人一開始肯定想的就是,用一個 List 來存放所有的規則,然後 foreach 執行一下每個規則就好了。不過,讀者也先別急,看看責任鏈模式和我們說的這個有什麼不一樣?
首先,我們要定義流程上節點的基類:
public abstract classRuleHandler{
// 後繼節點
protected RuleHandler successor;
publicabstractvoidapply(Context context);
publicvoidsetSuccessor(RuleHandler successor){
this.successor = successor;
}
public RuleHandler getSuccessor(){
return successor;
}
}
接下來,我們需要定義具體的每個節點了。
校驗使用者是否是新使用者:
public classNewUserRuleHandlerextendsRuleHandler{
publicvoidapply(Context context){
if (context.isNewUser()) {
// 如果有後繼節點的話,傳遞下去
if (this.getSuccessor() != null) {
this.getSuccessor().apply(context);
}
} else {
throw new RuntimeException("該活動僅限新使用者參與");
}
}
}
校驗使用者所在地區是否可以參與:
public classLocationRuleHandlerextendsRuleHandler{
publicvoidapply(Context context){
boolean allowed = activityService.isSupportedLocation(context.getLocation);
if (allowed) {
if (this.getSuccessor() != null) {
this.getSuccessor().apply(context);
}
} else {
throw new RuntimeException("非常抱歉,您所在的地區無法參與本次活動");
}
}
}
校驗獎品是否已領完:
public classLimitRuleHandlerextendsRuleHandler{
publicvoidapply(Context context){
int remainedTimes = activityService.queryRemainedTimes(context); // 查詢剩餘獎品
if (remainedTimes > 0) {
if (this.getSuccessor() != null) {
this.getSuccessor().apply(userInfo);
}
} else {
throw new RuntimeException("您來得太晚了,獎品被領完了");
}
}
}
客戶端:
publicstaticvoidmain(String[] args){
RuleHandler newUserHandler = new NewUserRuleHandler();
RuleHandler locationHandler = new LocationRuleHandler();
RuleHandler limitHandler = new LimitRuleHandler();
// 假設本次活動僅校驗地區和獎品數量,不校驗新老使用者
locationHandler.setSuccessor(limitHandler);
locationHandler.apply(context);
}
程式碼其實很簡單,就是先定義好一個連結串列,然後在通過任意一節點後,如果此節點有後繼節點,那麼傳遞下去。
至於它和我們前面說的用一個 List 存放需要執行的規則的做法有什麼異同,留給讀者自己琢磨吧。
模板方法模式
在含有繼承結構的程式碼中,模板方法模式是非常常用的,這也是在開原始碼中大量被使用的。
通常會有一個抽象類:
public abstract classAbstractTemplate{
// 這就是模板方法
publicvoidtemplateMethod(){
init();
apply(); // 這個是重點
end(); // 可以作為鉤子方法
}
protectedvoidinit(){
System.out.println("init 抽象層已經實現,子類也可以選擇覆寫");
}
// 留給子類實現
protectedabstractvoidapply();
protectedvoidend(){
}
}
模板方法中呼叫了 3 個方法,其中 apply() 是抽象方法,子類必須實現它,其實模板方法中有幾個抽象方法完全是自由的,我們也可以將三個方法都設定為抽象方法,讓子類來實現。也就是說,模板方法只負責定義第一步應該要做什麼,第二步應該做什麼,第三步應該做什麼,至於怎麼做,由子類來實現。
我們寫一個實現類:
public classConcreteTemplateextendsAbstractTemplate{
publicvoidapply(){
System.out.println("子類實現抽象方法 apply");
}
publicvoidend(){
System.out.println("我們可以把 method3 當做鉤子方法來使用,需要的時候覆寫就可以了");
}
}
客戶端呼叫演示:
publicstaticvoidmain(String[] args){
AbstractTemplate t = new ConcreteTemplate();
// 呼叫模板方法
t.templateMethod();
}
程式碼其實很簡單,基本上看到就懂了,關鍵是要學會用到自己的程式碼中。
狀態模式
update: 2017-10-19
廢話我就不說了,我們說一個簡單的例子。商品庫存中心有個最基本的需求是減庫存和補庫存,我們看看怎麼用狀態模式來寫。
核心在於,我們的關注點不再是 Context 是該進行哪種操作,而是關注在這個 Context 會有哪些操作。
定義狀態介面:
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