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【设计模式学习】入门系列三(转载)

架构&设计模式 water 987℃ 0评论

   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!

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

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:

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 plaincopy

  1. public interface ICalculator {  

  2.     public int calculate(String exp);  

  3. }  

辅助类:

[java] view plaincopy

  1. public abstract class AbstractCalculator {  

  2.       

  3.     public int[] split(String exp,String opt){  

  4.         String array[] = exp.split(opt);  

  5.         int arrayInt[] = new int[2];  

  6.         arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);  

  7.         arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);  

  8.         return arrayInt;  

  9.     }  

  10. }  

三个实现类:

[java] view plaincopy

  1. public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {  

  2.   

  3.     @Override  

  4.     public int calculate(String exp) {  

  5.         int arrayInt[] = split(exp,"\\+");  

  6.         return arrayInt[0]+arrayInt[1];  

  7.     }  

  8. }  

[java] view plaincopy

  1. public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {  

  2.   

  3.     @Override  

  4.     public int calculate(String exp) {  

  5.         int arrayInt[] = split(exp,"-");  

  6.         return arrayInt[0]-arrayInt[1];  

  7.     }  

  8.   

  9. }  

[java] view plaincopy

  1. public class Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator {  

  2.   

  3.     @Override  

  4.     public int calculate(String exp) {  

  5.         int arrayInt[] = split(exp,"\\*");  

  6.         return arrayInt[0]*arrayInt[1];  

  7.     }  

  8. }  

简单的测试类:

[java] view plaincopy

  1. public class StrategyTest {  

  2.   

  3.     public static void main(String[] args) {  

  4.         String exp = "2+8";  

  5.         ICalculator cal = new Plus();  

  6.         int result = cal.calculate(exp);  

  7.         System.out.println(result);  

  8.     }  

  9. }  

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:


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 plaincopy

  1. public abstract class AbstractCalculator {  

  2.       

  3.     /*主方法,实现对本类其它方法的调用*/  

  4.     public final int calculate(String exp,String opt){  

  5.         int array[] = split(exp,opt);  

  6.         return calculate(array[0],array[1]);  

  7.     }  

  8.       

  9.     /*被子类重写的方法*/  

  10.     abstract public int calculate(int num1,int num2);  

  11.       

  12.     public int[] split(String exp,String opt){  

  13.         String array[] = exp.split(opt);  

  14.         int arrayInt[] = new int[2];  

  15.         arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);  

  16.         arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);  

  17.         return arrayInt;  

  18.     }  

  19. }  

[java] view plaincopy

  1. public class Plus extends AbstractCalculator {  

  2.   

  3.     @Override  

  4.     public int calculate(int num1,int num2) {  

  5.         return num1 + num2;  

  6.     }  

  7. }  

测试类:

[java] view plaincopy

  1. public class StrategyTest {  

  2.   

  3.     public static void main(String[] args) {  

  4.         String exp = "8+8";  

  5.         AbstractCalculator cal = new Plus();  

  6.         int result = cal.calculate(exp, "\\+");  

  7.         System.out.println(result);  

  8.     }  

  9. }  


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)


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:


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 plaincopy

  1. public interface Observer {  

  2.     public void update();  

  3. }  

两个实现类:

[java] view plaincopy

  1. public class Observer1 implements Observer {  

  2.   

  3.     @Override  

  4.     public void update() {  

  5.         System.out.println("observer1 has received!");  

  6.     }  

  7. }  

[java] view plaincopy

  1. public class Observer2 implements Observer {  

  2.   

  3.     @Override  

  4.     public void update() {  

  5.         System.out.println("observer2 has received!");  

  6.     }  

  7.   

  8. }  

Subject接口及实现类:

[java] view plaincopy

  1. public interface Subject {  

  2.       

  3.     /*增加观察者*/  

  4.     public void add(Observer observer);  

  5.       

  6.     /*删除观察者*/  

  7.     public void del(Observer observer);  

  8.       

  9.     /*通知所有的观察者*/  

  10.     public void notifyObservers();  

  11.       

  12.     /*自身的操作*/  

  13.     public void operation();  

  14. }  

[java] view plaincopy

  1. public abstract class AbstractSubject implements Subject {  

  2.   

  3.     private Vector<Observer> vector = new Vector<Observer>();  

  4.     @Override  

  5.     public void add(Observer observer) {  

  6.         vector.add(observer);  

  7.     }  

  8.   

  9.     @Override  

  10.     public void del(Observer observer) {  

  11.         vector.remove(observer);  

  12.     }  

  13.   

  14.     @Override  

  15.     public void notifyObservers() {  

  16.         Enumeration<Observer> enumo = vector.elements();  

  17.         while(enumo.hasMoreElements()){  

  18.             enumo.nextElement().update();  

  19.         }  

  20.     }  

  21. }  

[java] view plaincopy

  1. public class MySubject extends AbstractSubject {  

  2.   

  3.     @Override  

  4.     public void operation() {  

  5.         System.out.println("update self!");  

  6.         notifyObservers();  

  7.     }  

  8.   

  9. }  

测试类:

[java] view plaincopy

  1. public class ObserverTest {  

  2.   

  3.     public static void main(String[] args) {  

  4.         Subject sub = new MySubject();  

  5.         sub.add(new Observer1());  

  6.         sub.add(new Observer2());  

  7.           

  8.         sub.operation();  

  9.     }  

  10.   

  11. }  

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

email:xtfggef@gmail.com      微博:http://weibo.com/xtfggef

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:

 

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 plaincopy

  1. public interface Collection {  

  2.       

  3.     public Iterator iterator();  

  4.       

  5.     /*取得集合元素*/  

  6.     public Object get(int i);  

  7.       

  8.     /*取得集合大小*/  

  9.     public int size();  

  10. }  

[java] view plaincopy

  1. public interface Iterator {  

  2.     //前移  

  3.     public Object previous();  

  4.       

  5.     //后移  

  6.     public Object next();  

  7.     public boolean hasNext();  

  8.       

  9.     //取得第一个元素  

  10.     public Object first();  

  11. }  

两个实现:

[java] view plaincopy

  1. public class MyCollection implements Collection {  

  2.   

  3.     public String string[] = {"A","B","C","D","E"};  

  4.     @Override  

  5.     public Iterator iterator() {  

  6.         return new MyIterator(this);  

  7.     }  

  8.   

  9.     @Override  

  10.     public Object get(int i) {  

  11.         return string[i];  

  12.     }  

  13.   

  14.     @Override  

  15.     public int size() {  

  16.         return string.length;  

  17.     }  

  18. }  

[java] view plaincopy

  1. public class MyIterator implements Iterator {  

  2.   

  3.     private Collection collection;  

  4.     private int pos = –1;  

  5.       

  6.     public MyIterator(Collection collection){  

  7.         this.collection = collection;  

  8.     }  

  9.       

  10.     @Override  

  11.     public Object previous() {  

  12.         if(pos > 0){  

  13.             pos–;  

  14.         }  

  15.         return collection.get(pos);  

  16.     }  

  17.   

  18.     @Override  

  19.     public Object next() {  

  20.         if(pos<collection.size()-1){  

  21.             pos++;  

  22.         }  

  23.         return collection.get(pos);  

  24.     }  

  25.   

  26.     @Override  

  27.     public boolean hasNext() {  

  28.         if(pos<collection.size()-1){  

  29.             return true;  

  30.         }else{  

  31.             return false;  

  32.         }  

  33.     }  

  34.   

  35.     @Override  

  36.     public Object first() {  

  37.         pos = 0;  

  38.         return collection.get(pos);  

  39.     }  

  40.   

  41. }  

测试类:

[java] view plaincopy

  1. public class Test {  

  2.   

  3.     public static void main(String[] args) {  

  4.         Collection collection = new MyCollection();  

  5.         Iterator it = collection.iterator();  

  6.           

  7.         while(it.hasNext()){  

  8.             System.out.println(it.next());  

  9.         }  

  10.     }  

  11. }  

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)

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:

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 plaincopy

  1. public interface Handler {  

  2.     public void operator();  

  3. }  

[java] view plaincopy

  1. public abstract class AbstractHandler {  

  2.       

  3.     private Handler handler;  

  4.   

  5.     public Handler getHandler() {  

  6.         return handler;  

  7.     }  

  8.   

  9.     public void setHandler(Handler handler) {  

  10.         this.handler = handler;  

  11.     }  

  12.       

  13. }  

[java] view plaincopy

  1. public class MyHandler extends AbstractHandler implements Handler {  

  2.   

  3.     private String name;  

  4.   

  5.     public MyHandler(String name) {  

  6.         this.name = name;  

  7.     }  

  8.   

  9.     @Override  

  10.     public void operator() {  

  11.         System.out.println(name+"deal!");  

  12.         if(getHandler()!=null){  

  13.             getHandler().operator();  

  14.         }  

  15.     }  

  16. }  

[java] view plaincopy

  1. public class Test {  

  2.   

  3.     public static void main(String[] args) {  

  4.         MyHandler h1 = new MyHandler("h1");  

  5.         MyHandler h2 = new MyHandler("h2");  

  6.         MyHandler h3 = new MyHandler("h3");  

  7.   

  8.         h1.setHandler(h2);  

  9.         h2.setHandler(h3);  

  10.   

  11.         h1.operator();  

  12.     }  

  13. }  

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)


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:

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 plaincopy

  1. public interface Command {  

  2.     public void exe();  

  3. }  

[java] view plaincopy

  1. public class MyCommand implements Command {  

  2.   

  3.     private Receiver receiver;  

  4.       

  5.     public MyCommand(Receiver receiver) {  

  6.         this.receiver = receiver;  

  7.     }  

  8.   

  9.     @Override  

  10.     public void exe() {  

  11.         receiver.action();  

  12.     }  

  13. }  

[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.       

  3.     private Command command;  

  4.       

  5.     public Invoker(Command command) {  

  6.         this.command = command;  

  7.     }  

  8.   

  9.     public void action(){  

  10.         command.exe();  

  11.     }  

  12. }  

[java] view plaincopy

  1. public class Test {  

  2.   

  3.     public static void main(String[] args) {  

  4.         Receiver receiver = new Receiver();  

  5.         Command cmd = new MyCommand(receiver);  

  6.         Invoker invoker = new Invoker(cmd);  

  7.         invoker.action();  

  8.     }  

  9. }  

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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