Java设计模式学习2:行为模式

简介: 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。

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);
}

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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。


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