目录
一、模版方法模式
1. 基本介绍
2. 应用案例一：豆浆制作问题
需求
代码实现
模板方法模式的钩子方法
3. View的draw（Android）
Android中View的draw方法就是使用了模板方法模式
模板方法模式在 Spring 框架应用的源码分析
知识小结
二、命令模式
1. 基本介绍
2. 应用案例一：智能生活问题
需求
代码实现
3. 常见应用
Thread
Android 中的 Handler
4. 知识小结
三、访问者模式
1. 基本介绍
2. 应用案例一：歌手测评问题
需求
传统方式的问题分析
代码实现
双分派
3. 知识小结
四、迭代器模式
1. 基本介绍
2. 应用案例一：学校院系结构问题
需求
3. 代码实现
4. JDK源码（ArrayList）
5. 知识小结
五、观察者模式
1. 基本介绍
2. 应用案例一：天气预报问题
需求
传统方案
传统方式代码实现
传统方式问题分析
观测者模式实现
3. JDK源码（Observable）
4. 知识小结
六、中介者模式
1. 基本介绍
2. 应用案例一：智能家庭管理问题
需求
传统方式解决
传统的方式的问题分析
代码实现
3. 知识小结
七、备忘录模式
1. 基本介绍
2. 基本原理
3. 代码实现
4. 应用案例一：游戏角色状态恢复问题
需求提出
代码实现
5. 知识小结
八、解释器模式
1. 基本介绍
2. 基本原理
3. 应用案例一：四则运算问题
需求
传统方案解决四则运算问题分析
代码实现
4. 知识小结
九、状态模式
1. 基本介绍
2. 基本原理
3. 应用案例一：APP 抽奖活动问题
需求提出
代码实现
4. 源码剖析（借贷平台 ）
需求提出
代码实现
5. 知识小结
十、策略模式
1. 基本介绍
2. 应用案例一：鸭子飞行
需求分析
代码实现
3. 应用案例二：旅游出行
简介
结构
三案例实现
4. 应用案例三：综合案例
简介
目前已实现的代码
代码改造（工厂+策略）
举一反三
5. JDK源码（Arrays）
6. 知识小结
十一、职责链模式
1. 基本介绍
2. 应用案例一：学校OA系统采购审批
需求分析
代码实现
3. 应用案例二：订单处理
基本介绍
基本结构
案例实现
优缺点
举一反三
4. Andorid 应用
5. 知识小结
一、模版方法模式
1. 基本介绍
- 模板方法模式（Template Method Pattern），又叫模板模式(Template Pattern)，在一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。
- 简单说，模板方法模式定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变一个算法的结构，就可以重定义该算法的某些特定步骤
- 这种类型的设计模式属于行为型模式。
对原理类图的说明-即(模板方法模式的角色及职责)
- AbstractClass 抽象类， 类中实现了模板方法(template)，定义了算法的骨架，具体子类需要去实现 其它的抽象方法 operationr2,3,4
- ConcreteClass 实现抽象方法 operationr2,3,4, 以完成算法中特点子类的步骤
2. 应用案例一：豆浆制作问题
需求
编写制作豆浆的程序，说明如下:
- 制作豆浆的流程 选材--->添加配料--->浸泡--->放到豆浆机打碎
- 通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆
- 选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的
- 请使用 模板方法模式完成
代码实现
- 应用实例要求 编写制作豆浆的程序，说明如下: 制作豆浆的流程 选材--->添加配料--->浸泡--->放到豆浆机打碎通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆 选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的(红豆、花生豆浆。。。)
- 思路分析和图解(类图)
public abstract class SoyaMilk {
//模板方法 make
final void make(){
select();
addCondiments();
soak();
beat();
}
//选材
void select(){
System.out.println("第一步，选择好的新鲜黄豆");
}
//添加不同配料，子类具体实现
abstract void addCondiments();
//浸泡
void soak(){
System.out.println("第三步，黄豆和配料开始浸泡，需要3个小时");
}
//打豆浆
void beat(){
System.out.println("第四步，黄豆和配料放到豆浆机去打碎");
}
}红豆豆浆和花生豆浆，某些具体细节不同
public class RedBeanSoyaMilk extends SoyaMilk {
@Override
void addCondiments() {
System.out.println("第二步，加入上等红豆");
}
}
public class PeanutSoyaMilk extends SoyaMilk {
@Override
void addCondiments() {
System.out.println("第二步，加入上好的花生");
}
}客户端调用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("--------制作红豆豆浆--------");
SoyaMilk soyaMilk = new RedBeanSoyaMilk();
soyaMilk.make();
System.out.println("--------制作红豆豆浆--------");
SoyaMilk peanutSoyaMilk = new PeanutSoyaMilk();
peanutSoyaMilk.make();
}
}模板方法模式的钩子方法
- 在模板方法模式的父类中，我们可以定义一个方法，它默认不做任何事，子类可以视情况要不要覆盖它，该方法称为“钩子”。
- 还是用上面做豆浆的例子来讲解，比如，我们还希望制作纯豆浆，不添加任何的配料，请使用钩子方法对前面的模板方法进行改造
改造抽象类
public abstract class SoyaMilk {
//模板方法 make
final void make(){
select();
if (customerWantCondiments()) {
addCondiments();
}
soak();
beat();
}
...
//钩子方法，决定是否需要添加配料
boolean customerWantCondiments() {
return true;
}
}纯豆浆
public class PureSoyaMilk extends SoyaMilk {
@Override
void addCondiments() {
}
//重写钩子方法
@Override
boolean customerWantCondiments() {
return false;
}
}客户端调用
main(...){
System.out.println("--------制作纯豆浆--------");
SoyaMilk pureSoyaMilk = new PureSoyaMilk();
pureSoyaMilk.make();
//输出
--------制作纯豆浆--------
第一步，选择好的新鲜黄豆
第三步，黄豆和配料开始浸泡，需要3个小时
第四步，黄豆和配料放到豆浆机去打碎
}3. View的draw（Android）
Android中View的draw方法就是使用了模板方法模式
public class View{
//钩子方法，空实现
protected void onDraw(Canvas canvas) {
}
//钩子方法，空实现
protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
}
//绘制方法，定义绘制流程
public void draw(Canvas canvas) {
//其他代码略
/*
* 绘制流程如下：
*
* 1. 绘制view背景
* 2. 如果有需要，就保存图层
* 3. 绘制view内容
* 4. 绘制子View
* 5. 如果有必要，绘制渐变框和恢复图层
* 6. 绘制装饰（滑动条等）
*/
if (!dirtyOpaque) {
drawBackground(canvas);//步骤1. 绘制view背景
}
// 如果可能的话跳过第2步和第5步（常见情况）
final int viewFlags = mViewFlags;
boolean horizontalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_HORIZONTAL) != 0;
boolean verticalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_VERTICAL) != 0;
if (!verticalEdges && !horizontalEdges) {
if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);//步骤3. 绘制view内容
dispatchDraw(canvas);//步骤4. 绘制子View
// 覆盖一部分内容，绘制前景
if (mOverlay != null && !mOverlay.isEmpty()) {
mOverlay.getOverlayView().dispatchDraw(canvas);
}
onDrawForeground(canvas); //步骤6. 绘制装饰（滑动条等）
return;
}
}说明：
- View的draw()方法中定义了一整套的绘制流程，这个流程是固定的，所有的Android中的View都是按照这个流程来绘制的。其中drawBackground()这个方法在View类中是实现了具体过程的，而onDraw()方法和dispatchDraw()方法在View中都是空实现，即都是钩子方法。不同的子类通过重写这些空实现来实现自身不同的绘制效果。
- 具体的View，像TextView这些单一的View，就会重写onDraw()方法，由于TextView没有子View，所以dispatchDraw()还是空实现；而ViewGroup类含有子View，需要遍历子View并绘制，因此需要重写onDraw()和dispatchDraw()。
- 所以，我们自定义View时必须且只需重写onDraw（）；自定义ViewGroup时则需要重写onDraw()和dispatchDraw()。
模板方法模式在 Spring 框架应用的源码分析
知识小结
- 基本思想是：算法只存在于一个地方，也就是在父类中，容易修改。需要修改算法时，只要修改父类的模板方法或者已经实现的某些步骤，子类就会继承这些修改
- 实现了最大化代码复用。父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用。
- 既统一了算法，也提供了很大的灵活性。父类的模板方法确保了算法的结构保持不变，同时由子类提供部分步骤的实现。
- 该模式的不足之处：每一个不同的实现都需要一个子类实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大
- 一般模板方法都加上 final 关键字， 防止子类重写模板方法.
- 模板方法模式使用场景：当要完成在某个过程，该过程要执行一系列步骤 ，这一系列的步骤基本相同，但其个别步骤在实现时可能不同，通常考虑用模板方法模式来处理
二、命令模式
1. 基本介绍
- 命令模式（Command Pattern）：在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，但是并不知道请求的接收者是谁，也不知道被请求的操作是哪个， 我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计
- 命名模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活，实现解耦。
- 在命令模式中，会将一个请求封装为一个对象，以便使用不同参数来表示不同的请求(即命名)，同时命令模式也支持可撤销的操作。
- 通俗易懂的理解：将军发布命令，士兵去执行。其中有几个角色：将军（命令发布者）、士兵（命令的具体执行者）、命令(连接将军和士兵)。 Invoker 是调用者（将军），Receiver 是被调用者（士兵）MyCommand 是命令，实现了 Command 接口，持有接收对象
对原理类图的说明-即(命名模式的角色及职责)
- Invoker 是调用者角色
- Command: 是命令角色，需要执行的所有命令都在这里，可以是接口或抽象类
- Receiver: 接收者角色，知道如何实施和执行一个请求相关的操作
- ConcreteCommand: 将一个接受者对象与一个动作绑定，调用接受者相应的操作，实现 execute
2. 应用案例一：智能生活问题
需求
- 我们买了一套智能家电，有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机，我们只要在手机上安装 app 就可以控制对这些家电工作。
- 这些智能家电来自不同的厂家，我们不想针对每一种家电都安装一个 App，分别控制，我们希望只要一个 app 就可以控制全部智能家电。
- 要实现一个 app 控制所有智能家电的需要，则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给 app 调用，这时 就可以考虑使用命令模式。
- 命令模式可将“动作的请求者”从“动作的执行者”对象中解耦出来.
- 在我们的例子中，动作的请求者是手机 app，动作的执行者是每个厂商的一个家电产品
代码实现
ICommand 抽象命令者（Command角色）
public interface ICommand {
void execute();//执行
void undo();//撤销
}电灯开关命令（ConcreteCommand）
public class LightOnCommand implements ICommand {
LightReceiver receiver;
public LightOnCommand(LightReceiver receiver) {
this.receiver = receiver;
}
@Override
public void execute() {
receiver.on();
}
@Override
public void undo() {
receiver.off();
}
}public class LightOffCommand implements ICommand {
LightReceiver receiver;
public LightOffCommand(LightReceiver receiver) {
this.receiver = receiver;
}
@Override
public void execute() {
receiver.off();
}
@Override
public void undo() {
receiver.on();
}
}public class NoCommand implements ICommand {
@Override
public void execute() {
}
@Override
public void undo() {
}
}电灯对象 （接收者 Receiver角色）
public class LightReceiver {
public void on(){
System.out.println("开灯请睁眼");
}
public void off(){
System.out.println("关灯请闭眼");
}
}遥控器（调用者角色 Invoker角色）
public class RemoteController {
//开关按钮
ICommand[] onCommands;
ICommand[] offCommands;
//撤销按钮
ICommand undoCommand;
public RemoteController() {
onCommands = new ICommand[5];
offCommands = new ICommand[5];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
onCommands[i] = new NoCommand();
offCommands[i] = new NoCommand();
}
}
// 给我们的按钮设置你需要的命令
public void setCommand(int no, ICommand onCommand, ICommand offCommand) {
onCommands[no] = onCommand;
offCommands[no] = offCommand;
}
public void onButtonClicked(int no){
onCommands[no].execute();
undoCommand = onCommands[no];
}
public void offButtonClicked(int no){
offCommands[no].execute();
undoCommand = offCommands[no];
}
public void undoButtonClicked(){
undoCommand.undo();
}
}电视机对象
# 编写第2种家电
public class TVReceiver {
public void on() {
System.out.println(" 电视机打开了.. ");
}
public void off() {
System.out.println(" 电视机关闭了.. ");
}
}电视机开关命令
public class TVOffCommand implements Command {
// 聚合TVReceiver
TVReceiver tv;
// 构造器
public TVOffCommand(TVReceiver tv) {
super();
this.tv = tv;
}
@Override
public void execute() {
// TODO Auto-generated method stub
// 调用接收者的方法
tv.off();
}
@Override
public void undo() {
// TODO Auto-generated method stub
// 调用接收者的方法
tv.on();
}
}public class TVOnCommand implements Command {
// 聚合TVReceiver
TVReceiver tv;
// 构造器
public TVOnCommand(TVReceiver tv) {
super();
this.tv = tv;
}
@Override
public void execute() {
// TODO Auto-generated method stub
// 调用接收者的方法
tv.on();
}
@Override
public void undo() {
// TODO Auto-generated method stub
// 调用接收者的方法
tv.off();
}
}客户端调用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建电灯的对象 （接收者）
LightReceiver receiver = new LightReceiver();
//创建电灯的开关命令
ICommand onCommand = new LightOnCommand(receiver);
ICommand offCommand = new LightOffCommand(receiver);
//创建遥控器
RemoteController controller = new RemoteController();
//给遥控器设置相关命令
controller.setCommand(0,onCommand,offCommand);
System.out.println("----按下开灯按钮----");
controller.onButtonClicked(0);
System.out.println("----按下关灯按钮----");
controller.offButtonClicked(0);
System.out.println("----按下撤销按钮----");
controller.undoButtonClicked();
System.out.println("----------开始操作电视机----------");
TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();
ICommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);
ICommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);
controller.setCommand(1,tvOnCommand,tvOffCommand);
controller.onButtonClicked(1);
controller.offButtonClicked(1);
controller.undoButtonClicked();
}
}3. 常见应用
Thread
实际上Thread的使用就是一个简单的命令模式，先看下Thread的使用：
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//doSomeThing
}
}).start();Thread的start()方法即命令的调用者，同时Thread的内部会调用Runnable的run()，这里Thread又
充当了具体的命令角色，最后的Runnable则是接受者了，负责最后的功能处理。
Android 中的 Handler
另一个比较典型的常用到命令模式就是Handler了，这里就不贴代码了，简单分析下各个类的角
色：
- 接收者：Handler，执行消息的处理操作。
- 调用者：Looper，调用消息的的处理方法。
- 命令角色：Message，消息类。
4. 知识小结
- 将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者，调用者只要调用命令对象的execute()方法就可以让接收者工作，而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的，命令对象会负责让接收者执行请求的动作，也就是说：”请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的，命令对象起到了纽带桥梁的作用。
- 容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到列队，就可以多线程的执行命令
- 容易实现对请求的撤销和重做
- 命令模式不足：可能导致某些系统有过多的具体命令类，增加了系统的复杂度，这点在在使用的时候要注意
- 空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中，如果没有用空命令，我们每按下一个按键都要判空，这给我们编码带来一定的麻烦。
- 命令模式经典的应用场景：界面的一个按钮都是一条命令、模拟 CMD（DOS 命令）订单的撤销/恢复、触发- 反馈机制
三、访问者模式
1. 基本介绍
- 访问者模式（Visitor Pattern），封装一些作用于某种数据结构的各元素的操作，它可以在不改变数据结构的前提下定义作用于这些元素的新的操作。
- 主要将数据结构与数据操作分离，解决数据结构和操作耦合性问题
- 访问者模式的基本工作原理是：在被访问的类里面加一个对外提供接待访问者的接口
- 访问者模式主要应用场景是：需要对一个对象结构中的对象进行很多不同操作(这些操作彼此没有关联)，同时需要避免让这些操作"污染"这些对象的类，可以选用访问者模式解决
对原理类图的说明-即(访问者模式的角色及职责)
- Visitor 是抽象访问者，为该对象结构中的 ConcreteElement 的每一个类声明一个 visit 操作
- ConcreteVisitor ：是一个具体的访问值 实现每个有 Visitor 声明的操作，是每个操作实现的部分.
- ObjectStructure 能枚举它的元素， 可以提供一个高层的接口，用来允许访问者访问元素
- Element 定义一个 accept 方法，接收一个访问者对象
- ConcreteElement 为具体元素，实现了 accept 方法
2. 应用案例一：歌手测评问题
需求
完成测评系统需求
- 将观众分为男人和女人，对歌手进行测评，当看完某个歌手表演后，得到他们对该歌手不同的评价(评价 有不同的种类，比如 成功、失败 等)
- 传统方案
传统方式的问题分析
- 如果系统比较小，还是 ok 的，但是考虑系统增加越来越多新的功能时，对代码改动较大，违反了 ocp 原则， 不利于维护
- 扩展性不好，比如 增加了 新的人员类型，或者管理方法，都不好做
- 引出我们会使用新的设计模式 – 访问者模式
代码实现
- 将人分为男人和女人，对歌手进行测评，当看完某个歌手表演后，得到他们对该歌手不同的评价(评价 有不同的种类，比如 成功、失败 等)，请使用访问者模式来说实现
- 思路分析和图解(类图)
① 抽象访问者（Visitor角色）
public abstract class Action {
//得到男性测评结果
abstract void getManResult(Man man);
//得到女性评测结果
abstract void getWomanResult(Woman man);
}② 具体访问者 （ConcreteVisitor角色）
public class Success extends Action{
@Override
void getManResult(Man man) {
System.out.println(man.getName()+",这个男人给的评价是很成功");
}
@Override
void getWomanResult(Woman woman) {
System.out.println(woman.getName()+",这个女人给的评价是很成功");
}
}
public class Fail extends Action{
@Override
void getManResult(Man man) {
System.out.println(man.getName()+",这个男人给的评价是失败了");
}
@Override
void getWomanResult(Woman woman) {
System.out.println(woman.getName()+",这个女人给的评价是失败了");
}
}③ 抽象接收者(Element角色)
public abstract class Person {
//提供一个方法 让访问者可以访问
public abstract void accept(Action action);
}④ 具体接收者
/**
* 说明：
* 1. 这里使用到了双分派，即首先在客户端程序中，将具体的状态作为参数传递到Woman或者Man中（第一次分派）
* 2. 然后Woman类调用了作为参数的"具体方法"中方法getWomanResult，同时将自己（this）作为参数传入，完成了第二次分派
*/
public class Woman extends Person {
@Override
public void accept(Action action) {
action.getWomanResult(this);
}
}
public class Man extends Person {
@Override
public void accept(Action action) {
action.getManResult(this);
}
}⑤ 数据结构 （ObjectStructure 角色）
/**
* @description 数据结构，管理很多人（Man Woman）
*/
public class ObjectStructure {
//维护了一个集合
private List<Person> persons = new LinkedList<>();
//增加到list
public void attach(Person person){
persons.add(person);
}
//删除
public void detach(Person person){
persons.remove(person);
}
//显示测评结果
public void display(Action action){
for (Person p: persons) {
p.accept(action);
}
}
}⑥ 客户端调用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建objectStructure
ObjectStructure objectStructure = new ObjectStructure();
objectStructure.attach(new Man("张三"));
objectStructure.attach(new Man("李四"));
objectStructure.attach(new Woman("王小花"));
//成功
Action success = new Success();
objectStructure.display(success);
//失败
Action fail = new Fail();
objectStructure.display(fail);
}
}输出
张三,这个男人给的评价是很成功
李四,这个男人给的评价是很成功
王小花,这个女人给的评价是很成功
张三,这个男人给的评价是失败了
李四,这个男人给的评价是失败了
王小花,这个女人给的评价是失败了
张三,这个男人给的评价是待定
李四,这个男人给的评价是待定
王小花,这个女人给的评价是待定双分派
- 上面提到了双分派，所谓双分派是指不管类怎么变化，我们都能找到期望的方法运行。双分派意味着得到执行的操作取决于请求的种类和两个接收者的类型
- 以上述实例为例，假设我们要添加一个 Wait 的状态类，考察 Man 类和 Woman 类的反应，由于使用了双分派，只需增加一个 Action 子类即可在客户端调用即可，不需要改动任何其他类的代码
如： 新增待定评价
public class Wait extends Action {
@Override
void getManResult(Man man) {
System.out.println(man.getName()+",这个男人给的评价是待定");
}
@Override
void getWomanResult(Woman woman) {
System.out.println(woman.getName()+",这个女人给的评价是待定");
}
}调用
main(...){
//待定
Action wait = new Wait();
objectStructure.display(wait);
}3. 知识小结
优点
- 访问者模式符合单一职责原则、让程序具有优秀的扩展性、灵活性非常高
- 访问者模式可以对功能进行统一，可以做报表、UI、拦截器与过滤器，适用于数据结构相对稳定的系统缺点
- 具体元素对访问者公布细节，也就是说访问者关注了其他类的内部细节，这是迪米特法则所不建议的, 这样造成了具体元素变更比较困难
- 违背了依赖倒转原则。访问者依赖的是具体元素，而不是抽象元素
- 因此，如果一个系统有比较稳定的数据结构，又有经常变化的功能需求，那么访问者模式就是比较合适的.
四、迭代器模式
1. 基本介绍
- 迭代器模式（Iterator Pattern）是常用的设计模式，属于行为型模式
- 如果我们的集合元素是用不同的方式实现的，有数组，还有 java 的集合类，或者还有其他方式，当客户端要遍历这些集合元素的时候就要使用多种遍历方式，而且还会暴露元素的内部结构，可以考虑使用迭代器模式解决。
- 迭代器模式，提供一种遍历集合元素的统一接口，用一致的方法遍历集合元素，不需要知道集合对象的底层表示，即：不暴露其内部的结构。
对原理类图的说明-即(迭代器模式的角色及职责)
- Iterator ： 迭代器接口，是系统提供，含义 hasNext, next, remove
- ConcreteIterator : 具体的迭代器类，管理迭代
- Aggregate :一个统一的聚合接口， 将客户端和具体聚合解耦
- ConcreteAggreage : 具体的聚合持有对象集合， 并提供一个方法，返回一个迭代器， 该迭代器可以正确遍历集合
- Client :客户端， 通过 Iterator 和 Aggregate 依赖子类
2. 应用案例一：学校院系结构问题
需求
编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校
有多个学院， 一个学院有多个系。
传统的方式的问题分析
- 将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的
- 实际上我们的要求是：在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系，因此这种方案，不能很好实现的遍历的操作
- 解决方案：=> 迭代器模式
3. 代码实现
- 应用实例要求 编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院， 一个学院有多个系。
- 设计思路分析
代码实现
① 迭代器接口Iterator 使用jdk提供的java.util.Iterator
② 具体的迭代器类（ConcreteIterator 角色）
public class InfoCollegeIterator implements Iterator {
List<Department> departmentList;//信息工程学院是以List方式存放系
int index = -1;//遍历的位置
public InfoCollegeIterator(List<Department> departmentList) {
this.departmentList = departmentList;
}
@Override
public boolean hasNext() {
if (index>=departmentList.size()-1){
return false;
}
index += 1;
return true;
}
@Override
public Object next() {
Department department = departmentList.get(index);
return department;
}
//删除方法默认空实现
@Override
public void remove() {
}
}public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {
//需要知道Department是以怎样的方式存放 => 数组
Department[] departments;
int position = 0;//遍历的位置
public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
this.departments = departments;
}
@Override
public boolean hasNext() {
if (position>=departments.length||departments[position]==null){
return false;
}
return true;
}
@Override
public Object next() {
Department department = departments[position];
position += 1;
return department;
}
//删除方法默认空实现
@Override
public void remove() {
}
}③ 统一的聚合接口 （Aggregate 角色）
public interface College {
public String getName();
//增加系的方法
public void addDepartment(String name,String desc);
//返回一个迭代器 遍历
public Iterator createIterator();
}④ 具体的聚合持有对象集合 (ConcreteAggreage 角色)
public class ComputerColleage implements College {
Department[] departments;
int numOfDepartment = 0;//保存当前数组的对象个数
public ComputerColleage() {
departments = new Department[5];
addDepartment("Java","java专业");
addDepartment("PHP","PHP专业");
addDepartment("大数据","大数据专业");
}
@Override
public String getName() {
return "计算机学院";
}
@Override
public void addDepartment(String name, String desc) {
Department department = new Department(name,desc);
departments[numOfDepartment] = department;
numOfDepartment += 1;
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new ComputerCollegeIterator(departments);
}
}public class InfoCollegeIterator implements Iterator {
List<Department> departmentList;//信息工程学院是以List方式存放系
int index = -1;//遍历的位置
public InfoCollegeIterator(List<Department> departmentList) {
this.departmentList = departmentList;
}
@Override
public boolean hasNext() {
if (index>=departmentList.size()-1){
return false;
}
index += 1;
return true;
}
@Override
public Object next() {
Department department = departmentList.get(index);
return department;
}
//删除方法默认空实现
@Override
public void remove() {
}
}⑤ 输出类（个人认为有点像外观模式中的外观类）
public class OutputImpl {
//学院集合
List<College> collegeList;
public OutputImpl(List<College> collegeList) {
this.collegeList = collegeList;
}
//遍历所有的许愿 然后调用printDepartment 输出各个学院的系
public void printCollege(){
//从collegeList去除所有学院
//java 中的List已经实现了iterator
Iterator<College> iterator = collegeList.iterator();
while (iterator.hasNext()){
College c = (College)iterator.next();
System.out.println(c.getName());
printDepartment(c.createIterator());
}
}
//输出 学院输出系
public void printDepartment(Iterator iterator){
while (iterator.hasNext()){
Department d = (Department)iterator.next();
System.out.println(d.getName()+" -- "+d.getDesc());
}
}
}⑥ 客户端调用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建学院
ArrayList<College> collegeList = new ArrayList<>();
ComputerColleage computerColleage = new ComputerColleage();
InfoColleage infoColleage = new InfoColleage();
collegeList.add(computerColleage);
collegeList.add(infoColleage);
OutputImpl output = new OutputImpl(collegeList);
output.printCollege();
}
}4. JDK源码（ArrayList）
JDK 的 ArrayList集合中就使用了迭代器模式
public class IteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> a = new ArrayList<>();
a.add("jack");
a.add("tom");
Iterator<String> iterator = a.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}对类图的角色分析和说明
- 内部类 Itr 充当具体实现迭代器 Iterator 的类， 作为 ArrayList 内部类
- List 就是充当了聚合接口，含有一个 iterator() 方法，返回一个迭代器对象
- ArrayList 是实现聚合接口 List 的子类，实现了 iterator()
- Iterator 接口系统提供
- 迭代器模式解决了 不同集合(ArrayList ,LinkedList) 统一遍历问题
5. 知识小结
优点
- 提供一个统一的方法遍历对象，客户不用再考虑聚合的类型，使用一种方法就可以遍历对象了。
- 隐藏了聚合的内部结构，客户端要遍历聚合的时候只能取到迭代器，而不会知道聚合的具体组成。
- 提供了一种设计思想，就是一个类应该只有一个引起变化的原因（叫做单一责任原则）。在聚合类中，我们把迭代器分开，就是要把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开，这样一来集合改变的话，只影响到聚合对象。而如果遍历方式改变的话，只影响到了迭代器。
- 当要展示一组相似对象，或者遍历一组相同对象时使用, 适合使用迭代器模式
缺点
- 每个聚合对象都要一个迭代器，会生成多个迭代器不好管理类
五、观察者模式
1. 基本介绍
- 观察者模式类似订牛奶业务
- 奶站/气象局：Subject
- 用户/第三方网站：Observer
- Subject：登记注册、移除和通知
- registerObserver： 注 册
- removeObserver： 移除
- notifyObservers()： 通知所有的注册的用户，根据不同需求，可以是更新数据，让用户来取，也可能是实施推送， 看具体需求定Observer：接收输入
- 观察者模式：对象之间多对一依赖的一种设计方案，被依赖的对象为 Subject，依赖的对象为Observer，Subject 通知 Observer 变化,比如这里的奶站是 Subject，是 1 的一方。用户时 Observer，是多的一方。
2. 应用案例一：天气预报问题
需求
天气预报项目需求,具体要求如下
- 气象站可以将每天测量到的温度，湿度，气压等等以公告的形式发布出去(比如发布到自己的网站或第三方)。
- 需要设计开放型 API，便于其他第三方也能接入气象站获取数据。
- 提供温度、气压和湿度的接口
- 测量数据更新时，要能实时的通知给第三方
传统方案
或者
传统方式代码实现
天气情况 CurrentConditions
public class CurrentConditions {
// 温度，气压，湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
//更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperature = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
display();
}
//显示
public void display() {
System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
}
}天气核心类 WeatherData
/**
* 类是核心
* 1. 包含最新的天气情况信息
* 2. 含有 CurrentConditions 对象
* 3. 当数据有更新时，就主动的调用 CurrentConditions 对象 update 方法(含 display), 这样他们（接入方）就看到最新的信息
*
* @author Administrator
*/
public class WeatherData {
private float temperatrue;
private float pressure;
private float humidity;
private CurrentConditions currentConditions;
//加入新的第三方
public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) {
this.currentConditions = currentConditions;
}
public float getTemperature() {
return temperatrue;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
public float getHumidity() {
return humidity;
}
public void dataChange() {
//调用 接入方的 update
currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
}
//当数据有更新时，就调用 setData
public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperatrue = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
//调用 dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
dataChange();
}
}客户端测试
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建接入方 currentConditions
CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
//创建 WeatherData 并将 接入方 currentConditions 传递到 WeatherData 中
WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);
//更新天气情况
weatherData.setData(30, 150, 40);
//天气情况变化
System.out.println("============天气情况变化=============");
weatherData.setData(40, 160, 20);
}
}传统方式问题分析
- 其他第三方接入气象站获取数据的问题
- 无法在运行时动态的添加第三方 (新浪网站)
- 违反 ocp 原则=>观察者模式//在 WeatherData 中，当增加一个第三方，都需要创建一个对应的第三方的公告板对象，并加入到 dataChange, 不利于维护，也不是动态加入
观测者模式实现
① Subject角色(主题) ，登记注册、移除和通知
抽象主题
public interface Subject {
public void registerObserver(Observer observer);
public void removeObserver(Observer observer);
public void notifyObservers();
}具体主题
/**
* 类是核心
* 1. 包含最新的天气情况信息
* 2. 含有 观察者 使用ArrayList管理
* 3. 当数据有更新时，就主动的调用 ArrayList 这样他们（接入方）就看到最新的信息
*
* @author Administrator
*/
public class WeatherData implements Subject{
private float temperatrue;
private float pressure;
private float humidity;
//观察者集合
private ArrayList<Observer> observers;
public WeatherData() {
observers = new ArrayList<>();
}
public float getTemperature() {
return temperatrue;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
public float getHumidity() {
return humidity;
}
//当数据有更新时，就调用 setData
public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperatrue = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
dataChange();
}
public void dataChange() {
notifyObservers();
}
@Override
public void registerObserver(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
@Override
public void removeObserver(Observer observer) {
if (observers.contains(observer)){
observers.remove(observer);
}
}
@Override
public void notifyObservers() {
for (Observer observer: observers) {
observer.update(getTemperature(),getPressure(),getHumidity());
}
}
}② Observer：接收输入
抽象观察者
/**
* @description 观察者接口，由观察者来实现
*/
public interface Observer {
public void update(float temperature,float pressure,float humidity);
}具体观察者
public class CurrentConditions implements Observer {
// 温度，气压，湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
//更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperature = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
display();
}
//显示
public void display() {
System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
}
}具体观察者，扩展天气服务站点
public class BaiduSite implements Observer {
// 温度，气压，湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
//更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperature = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
display();
}
//显示
public void display() {
System.out.println("***百度数据 气温: " + temperature + "***");
System.out.println("***百度数据 气压: " + pressure + "***");
System.out.println("***百度数据 湿度: " + humidity + "***");
}
}③ 客户端调用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建一个WeatherData
Subject subject = new WeatherData();
//创建观察者
Observer observer = new CurrentConditions();
Observer observer2 = new BaiduSite();
//注册到weatherData
subject.registerObserver(observer);
subject.registerObserver(observer2);
//通知各个注册的观察者
((WeatherData)subject).setData(10f,20f,30f);
}
}3. JDK源码（Observable）
Jdk 的 Observable 类就使用了观察者模式
public interface Observer {//（抽象观察者
//只定义了一个update方法
void update(Observable o, Object arg);
}
public class Observable {//抽象被观察者
private boolean changed = false;//定义改变状态，默认为false
private final ArrayList<Observer> observers;//定义一个观察者list
public Observable() {//构造函数，初始化一个观察者list来保存观察者
observers = new ArrayList<>();
}
//添加观察者，带同步字段的，所以是线程安全的
public synchronized void addObserver(Observer o) {
if (o == null)
throw new NullPointerException();
if (!observers.contains(o)) {
observers.add(o);
}
}
//删除观察者
public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
observers.remove(o);
}
//通知所以观察者，无参数
public void notifyObservers() {
notifyObservers(null);
}
//通知所有观察者，带参数
public void notifyObservers(Object arg) {
Observer[] arrLocal;
//加synchronized字段，保证多线程下操作没有问题
synchronized (this) {
if (!hasChanged())//这里做了是否发生改变的判断，是为了防止出现无意义的更新
return;
arrLocal = observers.toArray(new Observer[observers.size()]);//ArrayList转换成一个临时的数组，这样就防止了通知，添加，移除同时发生可能导致的异常
clearChanged();///清除改变状态，设置为false
}
//遍历逐一通知
for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
arrLocal[i].update(this, arg);
}
//清楚所有观察者
public synchronized void deleteObservers() {
observers.clear();
}
//设置被观察者为改变状态，设置为true
protected synchronized void setChanged() {
changed = true;
}
//清除改变状态，设置为false
protected synchronized void clearChanged() {
changed = false;
}
//返回当前的改变状态
public synchronized boolean hasChanged() {
return changed;
}
//观察者数量
public synchronized int countObservers() {
return observers.size();
}
}模式角色分析
- Observable 的作用和地位等价于 我们前面讲过Subject
- Observable 是类，不是接口，类中已经实现了核心的方法 ,即管理 Observer 的方法 add.. delete ..notify...
- Observer 的作用和地位等价于我们前面讲过的 Observer, 有 update
- Observable 和 Observer 的使用方法和前面讲过的一样，只是 Observable 是类，通过继承来实现观察者模式
4. 知识小结
优点
- 观察者模式设计后，会以集合的方式来管理用户(Observer)，包括注册，移除和通知。
- 这样，我们增加观察者(这里可以理解成一个新的公告板)，就不需要去修改核心类 WeatherData 不会修改代码， 遵守了 ocp 原则。
- 解除观察者与主题之间的耦合。让耦合的双方都依赖于抽象，而不是依赖具体。从而使得各自的变化都不会影响另一边的变化。
- 易于扩展，对同一主题新增观察者时无需修改原有代码。
缺点
- 依赖关系并未完全解除，抽象主题仍然依赖抽象观察者。
- 使用观察者模式时需要考虑一下开发效率和运行效率的问题，程序中包括一个被观察者、多个观察者，开发、调试等内容会比较复杂，而且在Java中消息的通知一般是顺序执行，那么一个观察者卡顿，会影响整体的执行效率，在这种情况下，一般会采用异步实现。
- 可能会引起多余的数据通知。
六、中介者模式
1. 基本介绍
- 中介者模式（Mediator Pattern），用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各个对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互
- 中介者模式属于行为型模式，使代码易于维护
- 比如 MVC 模式，C（Controller 控制器）是 M（Model 模型）和 V（View 视图）的中介者，在前后端交互时起到了中间人的作用
原理类图
对原理类图的说明-即(中介者模式的角色及职责)
- Mediator 就是抽象中介者,定义了同事对象到中介者对象的接口
- Colleague 是抽象同事类
- ConcreteMediator 具体的中介者对象, 实现抽象方法, 他需要知道所有的具体的同事类,即以一个集合来管理 HashMap,并接受某个同事对象消息，完成相应的任务
- ConcreteColleague 具体的同事类，会有很多, 每个同事只知道自己的行为， 而不了解其他同事类的行为(方法)， 但是他们都依赖中介者对象
2. 应用案例一：智能家庭管理问题
需求
- 智能家庭包括各种设备，闹钟、咖啡机、电视机、窗帘 等
- 主人要看电视时，各个设备可以协同工作，自动完成看电视的准备工作，比如流程为：闹铃响起->咖啡机开始做咖啡->窗帘自动落下-电视机开始播放
传统方式解决
传统的方式的问题分析
- 当各电器对象有多种状态改变时，相互之间的调用关系会比较复杂
- 各个电器对象彼此联系，你中有我，我中有你，不利于松耦合.
- 各个电器对象之间所传递的消息(参数)，容易混乱
- 当系统增加一个新的电器对象时，或者执行流程改变时，代码的可维护性、扩展性都不理想考虑中介者模式
代码实现
完成前面的智能家庭的项目，使用中介者模式
中介者模式一智能家庭的操作流程:
创建ConcreMediator对象
public abstract class Mediator {
//将给中介者对象，加入到集合中
public abstract void Register(String colleagueName, Colleague colleague);
//接收消息, 具体的同事对象发出
public abstract void GetMessage(int stateChange, String colleagueName);
public abstract void SendMessage();
}创建各个同事类对象，比如： Alarm、CoffeeMachine. TV..
在创建同事类对象的时候，就直接通过构造器，加入到 colleagueMap
public abstract class Colleague {
private Mediator mediator;
public String name;
public Colleague(Mediator mediator, String name) {
this.mediator = mediator;
this.name = name;
}
public Mediator getMediator() {
return mediator;
}
public abstract void SendMessage(int stateChange);
}public class TV extends Colleague {
public TV(Mediator mediator, String name) {
super(mediator, name);
mediator.Register(name, this);
}
@Override
public void SendMessage(int stateChange) {
this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
}
public void StartTv() {
System.out.println("It's time to StartTv!");
}
public void StopTv() {
System.out.println("StopTv!");
}
}
//具体的同事类
public class Alarm extends Colleague {
//构造器
public Alarm(Mediator mediator, String name) {
super(mediator, name);
//在创建 Alarm 同事对象时，将自己放入到 ConcreteMediator 对象中[集合]
mediator.Register(name, this);
}
public void SendAlarm(int stateChange) {
SendMessage(stateChange);
}
@Override
public void SendMessage(int stateChange) {
this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
}
}
public class CoffeeMachine extends Colleague {
public CoffeeMachine(Mediator mediator, String name) {
super(mediator, name);
mediator.Register(name, this);
}
@Override
public void SendMessage(int stateChange) {
this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
}
public void StartCoffee() {
System.out.println("It's time to startcoffee!");
}
public v