行为模式
行为模式是注意各个类之间的相互作用,讲过职责划分清楚,使得我们的代码更加清晰规范。
1.1策略模式
下面设计的场景是,需要画一个图形,可选的策略就是用红色笔来画,还是绿色笔来画,或者蓝色笔来画。
首先,先定义一个策略接口:
public interface Strategy { public void draw(int radius, int x, int y); }
然后定义具体的几个策略:
public class RedPen implements Strategy { @Override public void draw(int radius, int x, int y) { System.out.println("用红色笔画图,radius:" + radius + ", x:" + x + ", y:" + y); } } public class GreenPen implements Strategy { @Override public void draw(int radius, int x, int y) { System.out.println("用绿色笔画图,radius:" + radius + ", x:" + x + ", y:" + y); } } public class BluePen implements Strategy { @Override public void draw(int radius, int x, int y) { System.out.println("用蓝色笔画图,radius:" + radius + ", x:" + x + ", y:" + y); } }
定义使用策略的类:
public class Context { private Strategy strategy; public Context(Strategy strategy){ this.strategy = strategy; } public int executeDraw(int radius, int x, int y){ return strategy.draw(radius, x, y); } }
客户端调用:
public static void main(String[] args) { Context context = new Context(new BluePen()); // 使用绿色笔来画 context.executeDraw(10, 0, 0); }
1.2 观察者模式
观察者的模式无外乎两个操作,观察者订阅自己关心的主题和主题有数据变化后通知观察者们。
首先,需要定义主题,每个主题需要持有观察者列表的引用,用于在数据变更的时候通知各个观察者:
public class Subject { private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>(); private int state; public int getState() { return state; } public void setState(int state) { this.state = state; // 数据已变更,通知观察者们 notifyAllObservers(); } // 注册观察者 public void attach(Observer observer) { observers.add(observer); } // 通知观察者们 public void notifyAllObservers() { for (Observer observer : observers) { observer.update(); } } }
定义观察者的接口
public abstract class Observer { protected Subject subject; public abstract void update(); }
其实如果只有一个观察者类的话,接口都不用定义了,不过,通常场景下,既然用到了观察者模式,我们就是希望一个事件出来了,会有多个不同的类需要处理相应的信息。比如,订单修改成功事件,我们希望发短信的类得到通知、发邮件的类得到通知、处理物流信息的类得到通知等。
我们来定义具体的几个观察者类:
public class BinaryObserver extends Observer { // 在构造方法中进行订阅主题 public BinaryObserver(Subject subject) { this.subject = subject; // 通常在构造方法中将 this 发布出去的操作一定要小心 this.subject.attach(this); } // 该方法由主题类在数据变更的时候进行调用 @Override public void update() { String result = Integer.toBinaryString(subject.getState()); System.out.println("订阅的数据发生变化,新的数据处理为二进制值为:" + result); } } public class HexaObserver extends Observer { public HexaObserver(Subject subject) { this.subject = subject; this.subject.attach(this); } @Override public void update() { String result = Integer.toHexString(subject.getState()).toUpperCase(); System.out.println("订阅的数据发生变化,新的数据处理为十六进制值为:" + result); } }
客户端使用也非常简单:
public static void main(String[] args) { // 先定义一个主题 Subject subject1 = new Subject(); // 定义观察者 new BinaryObserver(subject1); new HexaObserver(subject1); // 模拟数据变更,这个时候,观察者们的 update 方法将会被调用 subject.setState(11); }
1.3 责任链模式
责任链通常需要先建立一个单向链表,然后调用方只需要调用头部节点就可以了,后面会自动流转下去。比如流程审批就是一个很好的例子,只要终端用户提交申请,根据申请的内容信息,自动建立一条责任链,然后就可以开始流转了。
有这么一个场景,用户参加一个活动可以领取奖品,但是活动需要进行很多的规则校验然后才能放行,比如首先需要校验用户是否是新用户、今日参与人数是否有限额、全场参与人数是否有限额等等。设定的规则都通过后,才能让用户领走奖品。
首先 ,要定义流程上的节点的基类:
public abstract class RuleHandler { // 后继节点 protected RuleHandler successor; public abstract void apply(Context context); public void setSuccessor(RuleHandler successor) { this.successor = successor; } public RuleHandler getSuccessor() { return successor; } }
接下来,我们需要定义具体的每个节点了。
校验用户是否是新用户:
public class NewUserRuleHandler extends RuleHandler { public void apply(Context context) { if (context.isNewUser()) { // 如果有后继节点的话,传递下去 if (this.getSuccessor() != null) { this.getSuccessor().apply(context); } } else { throw new RuntimeException("该活动仅限新用户参与"); } } }
校验用户所在地区是否可以参与:
public class LocationRuleHandler extends RuleHandler { public void apply(Context context) { boolean allowed = activityService.isSupportedLocation(context.getLocation); if (allowed) { if (this.getSuccessor() != null) { this.getSuccessor().apply(context); } } else { throw new RuntimeException("非常抱歉,您所在的地区无法参与本次活动"); } } }
校验奖品是否已领完:
public class LimitRuleHandler extends RuleHandler { public void apply(Context context) { int remainedTimes = activityService.queryRemainedTimes(context); // 查询剩余奖品 if (remainedTimes > 0) { if (this.getSuccessor() != null) { this.getSuccessor().apply(userInfo); } } else { throw new RuntimeException("您来得太晚了,奖品被领完了"); } } }
客户端:
public static void main(String[] args) { RuleHandler newUserHandler = new NewUserRuleHandler(); RuleHandler locationHandler = new LocationRuleHandler(); RuleHandler limitHandler = new LimitRuleHandler(); // 假设本次活动仅校验地区和奖品数量,不校验新老用户 locationHandler.setSuccessor(limitHandler); locationHandler.apply(context); }
代码其实很简单,就是先定义好一个链表,然后在通过任意一节点后,如果此节点有后继节点,那么传递下去。
1.4 模板方法模式
在含有继承结构的代码中,模板方法模式是非常常用的。
通常会有一个抽象类:
public abstract class AbstractTemplate { // 这就是模板方法 public void templateMethod() { init(); apply(); // 这个是重点 end(); // 可以作为钩子方法 } protected void init() { System.out.println("init 抽象层已经实现,子类也可以选择覆写"); } // 留给子类实现 protected abstract void apply(); protected void end() { } }
模板方法中调用了 3 个方法,其中 apply() 是抽象方法,子类必须实现它,其实模板方法中有几个抽象方法完全是自由的,我们也可以将三个方法都设置为抽象方法,让子类来实现。也就是说,模板方法只负责定义第一步应该要做什么,第二步应该做什么,第三步应该做什么,至于怎么做,由子类来实现。
public class ConcreteTemplate extends AbstractTemplate { public void apply() { System.out.println("子类实现抽象方法 apply"); } public void end() { System.out.println("我们可以把 method3 当做钩子方法来使用,需要的时候覆写就可以了"); } }
客户端的调用如下:
public static void main(String[] args) { AbstractTemplate t = new ConcreteTemplate(); // 调用模板方法 t.templateMethod(); }
1.5 状态模式
废话我就不说了,我们说一个简单的例子。商品库存中心有个最基本的需求是减库存和补库存,我们看看怎么用状态模式来写。
核心在于,我们的关注点不再是 Context 是该进行哪种操作,而是关注在这个 Context 会有哪些操作。
定义状态接口:
public interface State { public void doAction(Context context); }
定义减库存的状态:
public class DeductState implements State { public void doAction(Context context) { System.out.println("商品卖出,准备减库存"); context.setState(this); //... 执行减库存的具体操作 } public String toString() { return "Deduct State"; } }
定义补库存状态:
public class RevertState implements State { public void doAction(Context context) { System.out.println("给此商品补库存"); context.setState(this); //... 执行加库存的具体操作 } public String toString() { return "Revert State"; } }
前面用到了 context.setState(this),我们来看看怎么定义 Context 类:
public class Context { private State state; private String name; public Context(String name) { this.name = name; } public void setState(State state) { this.state = state; } public void getState() { return this.state; } }
我们来看下客户端调用,大家就一清二楚了:
public static void main(String[] args) { // 我们需要操作的是 iPhone X Context context = new Context("iPhone X"); // 看看怎么进行补库存操作 State revertState = new RevertState(); revertState.doAction(context); // 同样的,减库存操作也非常简单 State deductState = new DeductState(); deductState.doAction(context); // 如果需要我们可以获取当前的状态 // context.getState().toString(); }
读者可能会发现,在上面这个例子中,如果我们不关心当前 context 处于什么状态,那么 Context 就可以不用维护 state 属性了,那样代码会简单很多。
不过,商品库存这个例子毕竟只是个例,我们还有很多实例是需要知道当前 context 处于什么状态的。