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Java 设计模式(三)

Java基础 从前的冬天呢 3055浏览 0评论

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。

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:

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

辅助类:

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:

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

public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
     @Override
     public int calculate(String exp) {
          int arrayInt[] = split(exp,"-");
          return arrayInt[0]-arrayInt[1];
     }
}

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:

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)

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:

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;
     }
}

public class Plus extends AbstractCalculator {
     @Override
     public int calculate(int num1,int num2) {
           return num1 + num2;
     }
}

测试类:

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)

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:

public interface Observer {
      public void update();
}

两个实现类:

public class Observer1 implements Observer {
      @Override
      public void update() {
           System.out.println("observer1 has received!");
      }
}

public class Observer2 implements Observer {
     @Override
     public void update() {
          System.out.println("observer2 has received!");
     }
}

Subject接口及实现类:

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();
}

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();
          }
     }
}

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

测试类:

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(或者参考实例代码),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)

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:

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();
}

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:

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;
     }
}

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:

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)

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。

public interface Handler {
     public void operator();
}

public abstract class AbstractHandler {
     private Handler handler;
     public Handler getHandler() {
          return handler;
     }
     public void setHandler(Handler handler) {
          this.handler = handler;
     }
}

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();
          }
     }
}

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:

public interface Command {
     public void exe();
}

public class MyCommand implements Command {
     private Receiver receiver;
     public MyCommand(Receiver receiver) {
          this.receiver = receiver;
     }
     @Override
     public void exe() {
          receiver.action();
     }
}

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

public class Invoker {
     private Command command;
     public Invoker(Command command) {
          this.command = command;
     }
     public void action(){
          command.exe();
     }
}

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!

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