【长沙研发中心】代码重构之设计模式

代码重构之设计模式(一)


1、什么是重构?


       重构大致可以理解为,在保持功能不变的前提下,利用设计思想、原则、模式、编程规范等理论来优化代码,修改设计上的不足,提高代码质量。


2、 为什么要重构?


首先随着项目的不断演进,代码在堆砌,不免会产生一些过时的、冗余代码等。就需要重新整理,重新设计,使代码恢复设计模式和设计原则的限制。当然这里对于设计而言,重构是避免过度设计的有效手段。同时对于个人而言,重构也很锻炼程序员的功底,这是对设计模式,设计原则的实际应用,能快速提升程序员的水平。


3、介绍本次讲解重构中用到的4种设计模式:


1 工厂方法


追 MM 少不了请吃饭了,麦当劳的鸡翅和肯德基的鸡翅都是 MM 爱吃的东西,虽然口味有所不同,但不管你带 MM 去麦当劳或肯德基,只管向服务员说「来四个鸡翅」就行了。麦当劳和肯德基就是生产鸡翅的 Factory 工厂模式:客户类和工厂类分开。


消费者任何时候需要某种产品,只需向工厂请求即可。消费者无须修改就可以接纳新产品。缺点是当产品修改时,工厂类也要做相应的修改。如:如何创建及如何向客户端提供。


2 策略模式


跟不同类型的 MM 约会,要用不同的策略,有的请电影比较好,有的则去吃小吃效果不错,有的去海边浪漫最合适,其实都是为了得到 MM 的芳心,追 MM 锦囊中有好多 Strategy 哦。策略模式:策略模式针对一组算法,将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中,从而使得它们可以相互替换。


策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。策略模把行为和环境分开。环境类负责维持和查询行为类,各种算法在具体的策略类中提供。由于算法和环境独立开来,算法的增减,修改都不会影响到环境和客户端。


3 模板方法模式


比如说追女孩子步骤分为巧遇、打破僵局、展开追求、约会等步骤 (Template method),但每个步骤针对不同的情况,都有不一样的做法,这就要看你随机应变啦 (具体实现);


模板方法模式:模板方法模式准备一个抽象类,将部分逻辑以具体方法以及具体构造子类的形式实现,然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法,从而对剩余的逻辑有不同的实现。先制定一个*逻辑框架,而将逻辑的细节留给具体的子类去实现。


4 责任链模式


晚上去上英语课,为了好开溜坐到了最后一排,哇,前面坐了好几个漂亮的 MM 哎,找张纸条,写上 “Hi, 可以做我的女朋友吗?如果不愿意请向前传”,纸条就一个接一个的传上去了,糟糕,传到第一排的 MM 把纸条传给老师了,听说是个老处女呀,快跑!


责任链模式:在责任链模式中,很多对象由每一个对象对其下家的引用而接起来形成一条链。请求在这个链上传递,直到链上的某一个对象决定处理此请求。客户并不知道链上的哪一个对象最终处理这个请求,系统可以在不影响客户端的情况下动态的重新组织链和分配责任。处理者有两个选择:承担责任或者把责任推给下家。一个请求可以最终不被任何接收端对象所接受。


在我们的项目中if ... else往往是用的最多的,而且到处都能看到大量的if ... else。那么if ... else 如果太多就会存在以下缺点:


a、代码逻辑复杂,维护性差,极容易引发 bug。


b、 耦合性强,不利于拓展。


c、容易引起误解和理解困难。


d、业务复杂还会导致代码臃肿。


4、常用的场景案例讲解:


public interface PayService {

    void toPay(String code);

}


@Service

public class AliPay implements IPay {

    @Override

    public void pay() {

        // 处理支付宝支付逻辑

        System.out.println("===支付宝支付===");

    }

}


@Service

public class UnionPay implements IPay {

    @Override

    public void pay() {

        // 银联支付逻辑

        System.out.println("===银联支付===");

    }

}


@Service

public class WechatPay implements IPay {

    @Override

    public void pay() {

        // 微信支付逻辑

        System.out.println("===微信支付===");

    }

}


@Service

public class PayServiceImpl implements PayService {


    @Autowired

    private AliPay aliPay;

    @Autowired

    private UnionPay unionPay;

    @Autowired

    private WechatPay wechatPay;


    @Override

    public void toPay(String code) {

      // 支付宝支付

        if (PayCodeEnum.ALI_PAY.getCode().equals(code)) {

            aliPay.pay();

            // 银联支付

        } else if (PayCodeEnum.UNION_PAY.getCode().equals(code)) {

            unionPay.pay();

            // 微信支付

        } else if (PayCodeEnum.WECHAT_PAY.getCode().equals(code)) {

            wechatPay.pay();

        } else {

            System.out.println("找不到支付方式");

        }

    }

}


思考下,这段代码应该如何去优化??? 这段代码存在哪些问题???


存在问题:


试想一下,如果支付方式越来越多,比如:后续项目需要增加京东支付、百度支付、美团支付等等,就需要修改toPay方法的代码,增加更多的else...if判断,业务越来越多,判断多了就会导致逻辑越来越多。


同时也违反了设计模式六大原则的:“开闭原则” 和“单一职责原则”


开闭原则:对扩展开放,对修改关闭。就是说增加新功能要尽量少改动已有代码。


单一职责原则:逻辑尽量单一,不要太复杂,便于复用 。


有哪些优化方案????


5、优化方案:


优化方案一:注解


@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

@Target(ElementType.TYPE)

public @interface PayCode {

    String value();

    String name();

}


@PayCode(value = "ALI_PAY",name = "支付宝支付")

@Service

public class AliPay implements IPay {

    @Override

    public void pay() {

        // 处理支付宝支付逻辑

        System.out.println("===支付宝支付===");

    }

}


@PayCode(value = "UNION_PAY", name = "银联支付")

@Service

public class UnionPay implements IPay {

    @Override

    public void pay() {

        // 银联支付逻辑

        System.out.println("===银联支付===");

    }

}


@PayCode(value = "WECHAT_PAY", name = "微信支付")

@Service

public class WechatPay implements IPay {

    @Override

    public void pay() {

        // 微信支付逻辑

        System.out.println("===微信支付===");

    }

}


@Service

public class PayServiceAnnotationImpl implements PayService, ApplicationListener<ContextRefreshedEvent> {


    private static Map<String, IPay> payMap = null;


    @Override

    public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent contextRefreshedEvent) {

        ApplicationContext applicationContext = contextRefreshedEvent.getApplicationContext();

        Map<String, Object> beansWithAnnotation = applicationContext.getBeansWithAnnotation(PayCode.class);

        if (null != beansWithAnnotation) {

            payMap = new HashMap<>();

            beansWithAnnotation.forEach((key, value) -> {

                String bizType = value.getClass().getAnnotation(PayCode.class).value();

                payMap.put(bizType, (IPay) value);

            });

        }

    }



    @Override

    public void toPay(String code) {

        payMap.get(code).pay();

    }


}


优化方案二:模板方法


public interface IPay {

    void pay();

    Boolean support(String code);

}


@Service

public class AliPay implements IPay {

    @Override

    public void pay() {

        // 处理支付宝支付逻辑

        System.out.println("===支付宝支付===");

    }


    @Override

    public Boolean support(String code) {

        return PayCodeEnum.ALI_PAY.getCode().equals(code);

    }

}


@Service

public class UnionPay implements IPay {

    @Override

    public void pay() {

        // 银联支付逻辑

        System.out.println("===银联支付===");

    }


    @Override

    public Boolean support(String code) {

        return PayCodeEnum.UNION_PAY.getCode().equals(code);

    }

}


@Service

public class WechatPay implements IPay {

    @Override

    public void pay() {

        // 微信支付逻辑

        System.out.println("===微信支付===");

    }


    @Override

    public Boolean support(String code) {

        return PayCodeEnum.WECHAT_PAY.getCode().equals(code);

    }

}


@Service

public class PayServiceTemplateMethodImpl implements PayService, ApplicationContextAware, InitializingBean {


    private ApplicationContext applicationContext;

    private List<IPay> payList = null;


    @Override

    public void afterPropertiesSet() throws Exception {

        if (null != payList) {

            payList = new ArrayList<>();

            Map<String, IPay> beansOfType = applicationContext.getBeansOfType(IPay.class);

            beansOfType.forEach((key, value) -> payList.add(value));

        }

    }


    @Override

    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {

            this.applicationContext = applicationContext;

    }


    @Override

    public void toPay(String code) {

        for (IPay iPay : payList) {

            if (iPay.support(code)) {

                iPay.pay();

            }

        }

    }

}


优化方案三:工厂+策略模式


最优方案


/**

* 支付策略工厂类

*/

public class PayStrategyFactory {


    private static Map<String, IPay> payMap = new HashMap<>();


    public static void register(String code, IPay iPay) {

        if (StringUtils.isNotEmpty(code)) {

            payMap.put(code, iPay);

        }

    }


    public static IPay get(String code) {

        return payMap.get(code);

    }

}


@Service

public class AliPay implements IPay {


    @PostConstruct

    public void init(){

        PayStrategyFactory.register(PayCodeEnum.ALI_PAY.getCode(),this);

    }


    @Override

    public void pay() {

        // 处理支付宝支付逻辑

        System.out.println("===支付宝支付===");

    }

}


@Service

public class UnionPay implements IPay {


    @PostConstruct

    public void init(){

        PayStrategyFactory.register(PayCodeEnum.UNION_PAY.getCode(),this);

    }


    @Override

    public void pay() {

        // 银联支付逻辑

        System.out.println("===银联支付===");

    }


}


@Service

public class WechatPay implements IPay {


    @PostConstruct

    public void init(){

        PayStrategyFactory.register(PayCodeEnum.WECHAT_PAY.getCode(),this);

    }


    @Override

    public void pay() {

        // 微信支付逻辑

        System.out.println("===微信支付===");

    }


}


@Service

public class PayServiceStrategyFactoryImpl implements PayService {

    @Override

    public void toPay(String code) {

        PayStrategyFactory.get(code).pay();

    }

}


优化方案四:责任链模式  (只为解释该设计模式使用)


@Data

public abstract class PayHandler {


    private PayHandler nextPayHandler;


    public abstract void pay(String code);

}


@Service

public class AliPayHandler extends PayHandler {

    @Override

    public void pay(String code) {

        if (PayCodeEnum.ALI_PAY.getCode().equals(code)) {

            System.out.println("===支付宝支付===");

        } else {

            getNextPayHandler().pay(code);

        }

    }

}


@Service

public class UnionPayHandler extends PayHandler {

    @Override

    public void pay(String code) {

        if (PayCodeEnum.UNION_PAY.getCode().equals(code)) {

            System.out.println("===银联支付===");

        } else {

            getNextPayHandler().pay(code);

        }

    }

}


@Service

public class WechatPayHandler extends PayHandler {

    @Override

    public void pay(String code) {

        if (PayCodeEnum.WECHAT_PAY.getCode().equals(code)) {

            System.out.println("===微信支付===");

        } else {

            getNextPayHandler().pay(code);

        }

    }

}



@Service

public class PayHandlerChainServiceImpl implements PayService, ApplicationContextAware, InitializingBean {


    private ApplicationContext applicationContext;

    private PayHandler payHandler;


    @Override

    public void afterPropertiesSet() throws Exception {

        Map<String, PayHandler> beansOfType = applicationContext.getBeansOfType(PayHandler.class);

        if (beansOfType.isEmpty()) {

            return;

        }

        List<PayHandler> handlers = beansOfType.values().stream().collect(Collectors.toList());

        for(int i = 0 ; i < handlers.size(); i++ ) {

            PayHandler handler = handlers.get(i);

            if (i != handlers.size() - 1) {

                handler.setNextPayHandler(handlers.get(i + 1));

            }

        }

        payHandler = handlers.get(0);

    }


    @Override

    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {

            this.applicationContext = applicationContext;

    }


    @Override

    public void toPay(String code) {

        payHandler.pay(code);

    }

}


6、思考:如何利用设计模式优化


  if ("文本".equals(type)) {

            // do something

        } else if ("图片".equals(type)) {

            // do something

        } else if ("视频".equals(type)) {

            // do something

        } else {

            // do something

        }


answer:


@Data

public class MessageInfo {


    private Integer type;

    private String content;

}


public interface MessageService {


   void handleMessage(MessageInfo messageInfo);

}


@MessageHandlerAnnotation(value = MsgTypeEnum.TEXT)

@Service

public class TextMessageService implements MessageService{

    @Override

    public void handleMessage(MessageInfo messageInfo) {

        System.out.println("===文本消息===" + messageInfo.getContent());

    }

}


@MessageHandlerAnnotation(value = MsgTypeEnum.IMAGE)

@Service

public class ImageMessageService implements MessageService{

    @Override

    public void handleMessage(MessageInfo messageInfo) {

        System.out.println("===图片消息===" + messageInfo.getContent());

    }

}


@MessageHandlerAnnotation(value = MsgTypeEnum.VIDEO)

@Service

public class VideoMessageService implements MessageService{

    @Override

    public void handleMessage(MessageInfo messageInfo) {

        System.out.println("===视频消息===" + messageInfo.getContent());

    }

}



@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)

@Target(value = ElementType.TYPE)

public @interface MessageHandlerAnnotation {

    MsgTypeEnum value();

}



public enum MsgTypeEnum {

    TEXT(1, "文本"),

    IMAGE(2, "图片"),

    VIDEO(3, "视频");


    public final int code;

    public final String name;


    MsgTypeEnum(int code, String name){

        this.code = code;

        this.name = name;

    }

}



@Component

public class MessageServiceContext {


    private final Map<Integer, MessageService> handlerMap = new HashMap<>();


    public MessageService getMessageService(Integer code) {

       return handlerMap.get(code);

    }


    public void putMessageService(Integer code, MessageService messageService) {

        handlerMap.put(code, messageService);

    }

}


@Component

public class MessageServiceListener implements ApplicationListener<ContextRefreshedEvent> {

    @Override

    public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent contextRefreshedEvent) {

        Map<String, Object> beansWithAnnotation = contextRefreshedEvent.getApplicationContext().getBeansWithAnnotation(MessageHandlerAnnotation.class);

        MessageServiceContext messageServiceContext = contextRefreshedEvent.getApplicationContext().getBean(MessageServiceContext.class);

        beansWithAnnotation.forEach((key, value) -> {

            MessageHandlerAnnotation messageHandler = value.getClass().getAnnotation(MessageHandlerAnnotation.class);

            messageServiceContext.putMessageService(messageHandler.value().code, (MessageService) value);

        });

    }

}



@SpringBootTest

class DesignModeApplicationTests {


    @Autowired

    private MessageServiceContext messageServiceContext;


    @Test

    void contextLoads() {

        MessageInfo messageInfo = new MessageInfo();

        messageInfo.setType(1);

        messageInfo.setContent("文本文本");

        MessageService messageService = messageServiceContext.getMessageService(messageInfo.getType());

        messageService.handleMessage(messageInfo);

    }

}

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