Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式三

2023-08-15 17:55:22

本章是关于设计模式的最后一讲，会讲到第三种设计模式——行为型模式，共11种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。这段时间一直在写关于设计模式的东西，终于写到一半了，写博文是个很费时间的东西，因为我得为读者负责，不论是图还是代码还是表述，都希望能尽量写清楚，以便读者理解，我想不论是我还是读者，都希望看到高质量的博文出来，从我本人出发，我会一直坚持下去，不断更新，源源动力来自于读者朋友们的不断支持，我会尽自己的努力，写好每一篇文章！希望大家能不断给出意见和建议，共同打造完美的博文！

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先来张图，看看这11中模式的关系：

第一类：通过父类与子类的关系进行实现。第二类：两个类之间。第三类：类的状态。第四类：通过中间类

Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式三

13、策略模式（strategy）

策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使他们可以相互替换，且算法的变化不会影响到使用算法的客户。需要设计一个接口，为一系列实现类提供统一的方法，多个实现类实现该接口，设计一个抽象类（可有可无，属于辅助类），提供辅助函数，关系图如下：

Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式三

图中ICalculator提供同意的方法，

AbstractCalculator是辅助类，提供辅助方法，接下来，依次实现下每个类：

首先统一接口：

[java] view
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  1. public interface ICalculator {
  2. public int calculate(String exp);
  3. }

辅助类：

[java] view
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  1. public abstract class AbstractCalculator {
  2. public int[] split(String exp,String opt){
  3. String array[] = exp.split(opt);
  4. int arrayInt[] = new int[2];
  5. arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);
  6. arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);
  7. return arrayInt;
  8. }
  9. }

三个实现类：

[java] view
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  1. public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
  2. @Override
  3. public int calculate(String exp) {
  4. int arrayInt[] = split(exp,"\\+");
  5. return arrayInt[0]+arrayInt[1];
  6. }
  7. }
[java] view
plaincopy
  1. public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
  2. @Override
  3. public int calculate(String exp) {
  4. int arrayInt[] = split(exp,"-");
  5. return arrayInt[0]-arrayInt[1];
  6. }
  7. }
[java] view
plaincopy
  1. public class Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator {
  2. @Override
  3. public int calculate(String exp) {
  4. int arrayInt[] = split(exp,"\\*");
  5. return arrayInt[0]*arrayInt[1];
  6. }
  7. }

简单的测试类：

[java] view
plaincopy
  1. public class StrategyTest {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. String exp = "2+8";
  4. ICalculator cal = new Plus();
  5. int result = cal.calculate(exp);
  6. System.out.println(result);
  7. }
  8. }

输出：10

策略模式的决定权在用户，系统本身提供不同算法的实现，新增或者删除算法，对各种算法做封装。因此，策略模式多用在算法决策系统中，外部用户只需要决定用哪个算法即可。

14、模板方法模式（Template Method）

解释一下模板方法模式，就是指：一个抽象类中，有一个主方法，再定义1...n个方法，可以是抽象的，也可以是实际的方法，定义一个类，继承该抽象类，重写抽象方法，通过调用抽象类，实现对子类的调用，先看个关系图：

Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式三

就是在AbstractCalculator类中定义一个主方法calculate，calculate()调用spilt()等，Plus和Minus分别继承AbstractCalculator类，通过对AbstractCalculator的调用实现对子类的调用，看下面的例子：

[java] view
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  1. public abstract class AbstractCalculator {
  2. /*主方法，实现对本类其它方法的调用*/
  3. public final int calculate(String exp,String opt){
  4. int array[] = split(exp,opt);
  5. return calculate(array[0],array[1]);
  6. }
  7. /*被子类重写的方法*/
  8. abstract public int calculate(int num1,int num2);
  9. public int[] split(String exp,String opt){
  10. String array[] = exp.split(opt);
  11. int arrayInt[] = new int[2];
  12. arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);
  13. arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);
  14. return arrayInt;
  15. }
  16. }
[java] view
plaincopy
  1. public class Plus extends AbstractCalculator {
  2. @Override
  3. public int calculate(int num1,int num2) {
  4. return num1 + num2;
  5. }
  6. }

测试类：

[java] view
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  1. public class StrategyTest {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. String exp = "8+8";
  4. AbstractCalculator cal = new Plus();
  5. int result = cal.calculate(exp, "\\+");
  6. System.out.println(result);
  7. }
  8. }

我跟踪下这个小程序的执行过程：首先将exp和"\\+"做参数，调用AbstractCalculator类里的calculate(String,String)方法，在calculate(String,String)里调用同类的split()，之后再调用calculate(int ,int)方法，从这个方法进入到子类中，执行完return num1 + num2后，将值返回到AbstractCalculator类，赋给result，打印出来。正好验证了我们开头的思路。

15、观察者模式（Observer）

包括这个模式在内的接下来的四个模式，都是类和类之间的关系，不涉及到继承，学的时候应该 记得归纳，记得本文最开始的那个图。观察者模式很好理解，类似于邮件订阅和RSS订阅，当我们浏览一些博客或wiki时，经常会看到RSS图标，就这的意思是，当你订阅了该文章，如果后续有更新，会及时通知你。其实，简单来讲就一句话：当一个对象变化时，其它依赖该对象的对象都会收到通知，并且随着变化！对象之间是一种一对多的关系。先来看看关系图：

Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式三

我解释下这些类的作用：MySubject类就是我们的主对象，Observer1和Observer2是依赖于MySubject的对象，当MySubject变化时，Observer1和Observer2必然变化。AbstractSubject类中定义着需要监控的对象列表，可以对其进行修改：增加或删除被监控对象，且当MySubject变化时，负责通知在列表内存在的对象。我们看实现代码：

一个Observer接口：

[java] view
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  1. public interface Observer {
  2. public void update();
  3. }

两个实现类：

[java] view
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  1. public class Observer1 implements Observer {
  2. @Override
  3. public void update() {
  4. System.out.println("observer1 has received!");
  5. }
  6. }
[java] view
plaincopy
  1. public class Observer2 implements Observer {
  2. @Override
  3. public void update() {
  4. System.out.println("observer2 has received!");
  5. }
  6. }

Subject接口及实现类：

[java] view
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  1. public interface Subject {
  2. /*增加观察者*/
  3. public void add(Observer observer);
  4. /*删除观察者*/
  5. public void del(Observer observer);
  6. /*通知所有的观察者*/
  7. public void notifyObservers();
  8. /*自身的操作*/
  9. public void operation();
  10. }
[java] view
plaincopy
  1. public abstract class AbstractSubject implements Subject {
  2. private Vector<Observer> vector = new Vector<Observer>();
  3. @Override
  4. public void add(Observer observer) {
  5. vector.add(observer);
  6. }
  7. @Override
  8. public void del(Observer observer) {
  9. vector.remove(observer);
  10. }
  11. @Override
  12. public void notifyObservers() {
  13. Enumeration<Observer> enumo = vector.elements();
  14. while(enumo.hasMoreElements()){
  15. enumo.nextElement().update();
  16. }
  17. }
  18. }
[java] view
plaincopy
  1. public class MySubject extends AbstractSubject {
  2. @Override
  3. public void operation() {
  4. System.out.println("update self!");
  5. notifyObservers();
  6. }
  7. }

测试类：

[java] view
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  1. public class ObserverTest {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. Subject sub = new MySubject();
  4. sub.add(new Observer1());
  5. sub.add(new Observer2());
  6. sub.operation();
  7. }
  8. }

输出：

update self!

observer1 has received!

observer2 has received!

这些东西，其实不难，只是有些抽象，不太容易整体理解，建议读者：根据关系图，新建项目，自己写代码（或者参考我的代码）,按照总体思路走一遍，这样才能体会它的思想，理解起来容易！

欢迎广大读者随时指正，一起讨论，一起进步！

有问题，联系：egg

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16、迭代子模式（Iterator）

顾名思义，迭代器模式就是顺序访问聚集中的对象，一般来说，集合中非常常见，如果对集合类比较熟悉的话，理解本模式会十分轻松。这句话包含两层意思：一是需要遍历的对象，即聚集对象，二是迭代器对象，用于对聚集对象进行遍历访问。我们看下关系图：

Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式三

这个思路和我们常用的一模一样，MyCollection中定义了集合的一些操作，MyIterator中定义了一系列迭代操作，且持有Collection实例，我们来看看实现代码：

两个接口：

[java] view
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  1. public interface Collection {
  2. public Iterator iterator();
  3. /*取得集合元素*/
  4. public Object get(int i);
  5. /*取得集合大小*/
  6. public int size();
  7. }
[java] view
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  1. public interface Iterator {
  2. //前移
  3. public Object previous();
  4. //后移
  5. public Object next();
  6. public boolean hasNext();
  7. //取得第一个元素
  8. public Object first();
  9. }

两个实现：

[java] view
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  1. public class MyCollection implements Collection {
  2. public String string[] = {"A","B","C","D","E"};
  3. @Override
  4. public Iterator iterator() {
  5. return new MyIterator(this);
  6. }
  7. @Override
  8. public Object get(int i) {
  9. return string[i];
  10. }
  11. @Override
  12. public int size() {
  13. return string.length;
  14. }
  15. }
[java] view
plaincopy
  1. public class MyIterator implements Iterator {
  2. private Collection collection;
  3. private int pos = -1;
  4. public MyIterator(Collection collection){
  5. this.collection = collection;
  6. }
  7. @Override
  8. public Object previous() {
  9. if(pos > 0){
  10. pos--;
  11. }
  12. return collection.get(pos);
  13. }
  14. @Override
  15. public Object next() {
  16. if(pos<collection.size()-1){
  17. pos++;
  18. }
  19. return collection.get(pos);
  20. }
  21. @Override
  22. public boolean hasNext() {
  23. if(pos<collection.size()-1){
  24. return true;
  25. }else{
  26. return false;
  27. }
  28. }
  29. @Override
  30. public Object first() {
  31. pos = 0;
  32. return collection.get(pos);
  33. }
  34. }

测试类：

[java] view
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  1. public class Test {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. Collection collection = new MyCollection();
  4. Iterator it = collection.iterator();
  5. while(it.hasNext()){
  6. System.out.println(it.next());
  7. }
  8. }
  9. }

输出：A B C D E

此处我们貌似模拟了一个集合类的过程，感觉是不是很爽？其实JDK中各个类也都是这些基本的东西，加一些设计模式，再加一些优化放到一起的，只要我们把这些东西学会了，掌握好了，我们也可以写出自己的集合类，甚至框架！

17、责任链模式（Chain of Responsibility）

接下来我们将要谈谈责任链模式，有多个对象，每个对象持有对下一个对象的引用，这样就会形成一条链，请求在这条链上传递，直到某一对象决定处理该请求。但是发出者并不清楚到底最终那个对象会处理该请求，所以，责任链模式可以实现，在隐瞒客户端的情况下，对系统进行动态的调整。先看看关系图：

Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式三

Abstracthandler类提供了get和set方法，方便MyHandle类设置和修改引用对象，MyHandle类是核心，实例化后生成一系列相互持有的对象，构成一条链。

[java] view
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  1. public interface Handler {
  2. public void operator();
  3. }
[java] view
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  1. public abstract class AbstractHandler {
  2. private Handler handler;
  3. public Handler getHandler() {
  4. return handler;
  5. }
  6. public void setHandler(Handler handler) {
  7. this.handler = handler;
  8. }
  9. }
[java] view
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  1. public class MyHandler extends AbstractHandler implements Handler {
  2. private String name;
  3. public MyHandler(String name) {
  4. this.name = name;
  5. }
  6. @Override
  7. public void operator() {
  8. System.out.println(name+"deal!");
  9. if(getHandler()!=null){
  10. getHandler().operator();
  11. }
  12. }
  13. }
[java] view
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  1. public class Test {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. MyHandler h1 = new MyHandler("h1");
  4. MyHandler h2 = new MyHandler("h2");
  5. MyHandler h3 = new MyHandler("h3");
  6. h1.setHandler(h2);
  7. h2.setHandler(h3);
  8. h1.operator();
  9. }
  10. }

输出：

h1deal!

h2deal!

h3deal!

此处强调一点就是，链接上的请求可以是一条链，可以是一个树，还可以是一个环，模式本身不约束这个，需要我们自己去实现，同时，在一个时刻，命令只允许由一个对象传给另一个对象，而不允许传给多个对象。

 18、命令模式（Command）

命令模式很好理解，举个例子，司令员下令让士兵去干件事情，从整个事情的角度来考虑，司令员的作用是，发出口令，口令经过传递，传到了士兵耳朵里，士兵去执行。这个过程好在，三者相互解耦，任何一方都不用去依赖其他人，只需要做好自己的事儿就行，司令员要的是结果，不会去关注到底士兵是怎么实现的。我们看看关系图：

Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式三

Invoker是调用者（司令员），Receiver是被调用者（士兵），MyCommand是命令，实现了Command接口，持有接收对象，看实现代码：

[java] view
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  1. public interface Command {
  2. public void exe();
  3. }
[java] view
plaincopy
  1. public class MyCommand implements Command {
  2. private Receiver receiver;
  3. public MyCommand(Receiver receiver) {
  4. this.receiver = receiver;
  5. }
  6. @Override
  7. public void exe() {
  8. receiver.action();
  9. }
  10. }
[java] view
plaincopy
  1. public class Receiver {
  2. public void action(){
  3. System.out.println("command received!");
  4. }
  5. }
[java] view
plaincopy
  1. public class Invoker {
  2. private Command command;
  3. public Invoker(Command command) {
  4. this.command = command;
  5. }
  6. public void action(){
  7. command.exe();
  8. }
  9. }
[java] view
plaincopy
  1. public class Test {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. Receiver receiver = new Receiver();
  4. Command cmd = new MyCommand(receiver);
  5. Invoker invoker = new Invoker(cmd);
  6. invoker.action();
  7. }
  8. }

输出：command received!

这个很哈理解，命令模式的目的就是达到命令的发出者和执行者之间解耦，实现请求和执行分开，熟悉Struts的同学应该知道，Struts其实就是一种将请求和呈现分离的技术，其中必然涉及命令模式的思想！

本篇暂时就到这里，因为考虑到将来博文会不断的更新，不断的增加新内容，所以当前篇幅不易过长，以便大家阅读，所以接下来的放到另一篇里。敬请关注！

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