Java中的23中设计模式 (3)

本文转自:http://blog.csdn.net/zhangerqing

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： 1. 通过父类与子类的关系进行实现。 2. 两个类之间。 3. 类的状态。 4. 通过中间类

13. 策略模式(strategy) {#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:

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public interface ICalculator {
    public int calculate(String exp);
}

辅助类:

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public abstract class AbstractCalculator {

    public int[] split(String exp,String opt){
        String array[] = exp.split(opt);
        int arrayInt[] = new int[2];
        arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);
        arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);
        return arrayInt;
    }
}

三个实现类:

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public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {

    @Override
    public int calculate(String exp) {
        int arrayInt[] = split(exp,"\\+");
        return arrayInt[0]+arrayInt[1];
    }
}

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public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {

    @Override
    public int calculate(String exp) {
        int arrayInt[] = split(exp,"-");
        return arrayInt[0]-arrayInt[1];
    }

}

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public class Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator {

    @Override
    public int calculate(String exp) {
        int arrayInt[] = split(exp,"\\*");
        return arrayInt[0]*arrayInt[1];
    }
}

简单的测试类:

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public class StrategyTest {

    public static void main(String[] args) {
        String exp = "2+8";
        ICalculator cal = new Plus();
        int result = cal.calculate(exp);
        System.out.println(result);
    }
}

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) {#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: 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:

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public abstract class AbstractCalculator {

    /*主方法,实现对本类其它方法的调用*/
    public final int calculate(String exp,String opt){
        int array[] = split(exp,opt);
        return calculate(array[0],array[1]);
    }

    /*被子类重写的方法*/
    abstract public int calculate(int num1,int num2);

    public int[] split(String exp,String opt){
        String array[] = exp.split(opt);
        int arrayInt[] = new int[2];
        arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);
        arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);
        return arrayInt;
    }
}

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public class Plus extends AbstractCalculator {

    @Override
    public int calculate(int num1,int num2) {
        return num1 + num2;
    }
}

测试类:

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public class StrategyTest {

    public static void main(String[] args) {
        String exp = "8+8";
        AbstractCalculator cal = new Plus();
        int result = cal.calculate(exp, "\\+");
        System.out.println(result);
    }
}

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） {#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：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:

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public interface Observer {
    public void update();
}

两个实现类:

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public class Observer1 implements Observer {

    @Override
    public void update() {
        System.out.println("observer1 has received!");
    }
}

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public class Observer2 implements Observer {

    @Override
    public void update() {
        System.out.println("observer2 has received!");
    }

}

Subject 接口及实现类:

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public interface Subject {

    /*增加观察者*/
    public void add(Observer observer);

    /*删除观察者*/
    public void del(Observer observer);

    /*通知所有的观察者*/
    public void notifyObservers();

    /*自身的操作*/
    public void operation();
}

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public abstract class AbstractSubject implements Subject {

    private Vector<Observer> vector = new Vector<Observer>();
    @Override
    public void add(Observer observer) {
        vector.add(observer);
    }

    @Override
    public void del(Observer observer) {
        vector.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        Enumeration<Observer> enumo = vector.elements();
        while(enumo.hasMoreElements()){
            enumo.nextElement().update();
        }
    }
}

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public class MySubject extends AbstractSubject {

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("update self!");
        notifyObservers();
    }

}

测试类:

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public class ObserverTest {

    public static void main(String[] args) {
        Subject sub = new MySubject();
        sub.add(new Observer1());
        sub.add(new Observer2());

        sub.operation();
    }

}

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！

16. 迭代子模式（Iterator） {#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:

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public interface Collection {

    public Iterator iterator();

    /*取得集合元素*/
    public Object get(int i);

    /*取得集合大小*/
    public int size();
}

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public interface Iterator {
    //前移
    public Object previous();

    //后移
    public Object next();
    public boolean hasNext();

    //取得第一个元素
    public Object first();
}

两个实现:

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public class MyCollection implements Collection {

    public String string[] = {"A","B","C","D","E"};
    @Override
    public Iterator iterator() {
        return new MyIterator(this);
    }

    @Override
    public Object get(int i) {
        return string[i];
    }

    @Override
    public int size() {
        return string.length;
    }
}

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public class MyIterator implements Iterator {

    private Collection collection;
    private int pos = -1;

    public MyIterator(Collection collection){
        this.collection = collection;
    }

    @Override
    public Object previous() {
        if(pos > 0){
            pos--;
        }
        return collection.get(pos);
    }

    @Override
    public Object next() {
        if(pos<collection.size()-1){
            pos++;
        }
        return collection.get(pos);
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        if(pos<collection.size()-1){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }

    @Override
    public Object first() {
        pos = 0;
        return collection.get(pos);
    }

}

测试类:

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public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Collection collection = new MyCollection();
        Iterator it = collection.iterator();

        while(it.hasNext()){
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

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) {#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:

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。

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public interface Handler {
    public void operator();
}

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public abstract class AbstractHandler {

    private Handler handler;

    public Handler getHandler() {
        return handler;
    }

    public void setHandler(Handler handler) {
        this.handler = handler;
    }

}

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public class MyHandler extends AbstractHandler implements Handler {

    private String name;

    public MyHandler(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void operator() {
        System.out.println(name+"deal!");
        if(getHandler()!=null){
            getHandler().operator();
        }
    }
}

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public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        MyHandler h1 = new MyHandler("h1");
        MyHandler h2 = new MyHandler("h2");
        MyHandler h3 = new MyHandler("h3");

        h1.setHandler(h2);
        h2.setHandler(h3);

        h1.operator();
    }
}

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 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:

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:

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public interface Command {
    public void exe();
}

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public class MyCommand implements Command {

    private Receiver receiver;

    public MyCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    @Override
    public void exe() {
        receiver.action();
    }
}

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public class Receiver {
    public void action(){
        System.out.println("command received!");
    }
}

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public class Invoker {

    private Command command;

    public Invoker(Command command) {
        this.command = command;
    }

    public void action(){
        command.exe();
    }
}

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public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Receiver receiver = new Receiver();
        Command cmd = new MyCommand(receiver);
        Invoker invoker = new Invoker(cmd);
        invoker.action();
    }
}

输出: command received! 这个很好理解,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！