无论大家工作还是面试,都会用到设计模式,如果不结合具体的场景,通过书本学到的设计模式非常容易忘。
本文通过具体的示例,教大家如何学习设计模式,保证你看完这篇文章后,这 3 种常用的设计模式,能妥妥掌握!
不 BB,上文章目录。
1. 一起打豆豆
有个记者去南极采访一群企鹅,他问第一只企鹅:“你每天都干什么?”
企鹅说:“吃饭,睡觉,打豆豆!”
接着又问第 2 只企鹅,那只企鹅还是说:“吃饭,睡觉,打豆豆!”
记者带着困惑问其他的企鹅,答案都一样,就这样一直问了 99 只企鹅。
当走到第 100 只小企鹅旁边时,记者走过去问它:每天都做些什么啊?
那只小企鹅回答:"吃饭,睡觉."
记者惊奇的又问:"你怎么不打豆豆?"
小企鹅撇着嘴巴,瞪了记者一眼说:"我就是豆豆!"
楼哥,你搞错了吧,这是篇技术文,你咋讲笑话了?甭着急,继续往后面看哈~~
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2. 模板&策略模式
2.1 实现姿势
我们会从简单到复杂,讲解代码正确的实现姿势,分别为最 Low 方式、常规方式、模板模式和策略模式。
2.1.1 最 Low 方式
假如现在有 3 只企鹅,都喜欢 “吃饭,睡觉,打豆豆”:
public class littlePenguin { public void everyDay() { System.out.println("吃饭"); System.out.println("睡觉"); System.out.println("用小翅膀打豆豆"); } } public class middlePenguin { public void everyDay() { System.out.println("吃饭"); System.out.println("睡觉"); System.out.println("用圆圆的肚子打豆豆"); } } public class bigPenguin { public void everyDay() { System.out.println("吃饭"); System.out.println("睡觉"); System.out.println("拿鸡毛掸子打豆豆"); } } public class test { public static void main(String[] args) { System.out.println("littlePenguin:"); littlePenguin penguin_1 = new littlePenguin(); penguin_1.everyDay(); System.out.println("middlePenguin:"); middlePenguin penguin_2 = new middlePenguin(); penguin_2.everyDay(); System.out.println("bigPenguin:"); bigPenguin penguin_3 = new bigPenguin(); penguin_3.everyDay(); } }
看一下执行结果:
littlePenguin: 吃饭 睡觉 用小翅膀打豆豆 middlePenguin: 吃饭 睡觉 用圆圆的肚子打豆豆 bigPenguin: 吃饭 睡觉 拿鸡毛掸子打豆豆
这种方式是大家写代码时,最容易使用的方式,上手简单,也容易理解,目前看项目中陈旧的代码,经常能找到它们的影子,下面我们看怎么一步步将其进行重构。
2.1.2 常规方式
“吃饭,睡觉,打豆豆” 其实都是独立的行为,为了不相互影响,我们可以通过函数简单进行封装:
public class littlePenguin { public void eating() { System.out.println("吃饭"); } public void sleeping() { System.out.println("睡觉"); } public void beating() { System.out.println("用小翅膀打豆豆"); } } public class middlePenguin { public void eating() { System.out.println("吃饭"); } public void sleeping() { System.out.println("睡觉"); } public void beating() { System.out.println("用圆圆的肚子打豆豆"); } } // bigPenguin相同,省略... public class test { public static void main(String[] args) { System.out.println("littlePenguin:"); littlePenguin penguin_1 = new littlePenguin(); penguin_1.eating(); penguin_1.sleeping(); penguin_1.beating(); // 下同,省略... } }
工作过一段时间的同学,可能会采用这种实现方式,我们有没有更优雅的实现方式呢?
2.1.3 模板模式
定义 :一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式/模板,它的子类可以按需要重写方法实现,但调用将以抽象类中定义的方式进行,属于行为型模式。
这 3 只企鹅,因为 “吃饭,睡觉” 都一样,所以我们可以直接实现出来,但是他们 “打豆豆” 的方式不同,所以封装成抽象方法,需要每个企鹅单独去实现 “打豆豆” 的方式。
最后再新增一个方法 everyDay(),固定每天的执行流程:
public abstract class penguin { public void eating() { System.out.println("吃饭"); } public void sleeping() { System.out.println("睡觉"); } public abstract void beating(); public void everyDay() { this.eating(); this.sleeping(); this.beating(); } }
每只企鹅单独实现自己 “打豆豆” 的方式:
public class littlePenguin extends penguin { @Override public void beating() { System.out.println("用小翅膀打豆豆"); } } public class middlePenguin extends penguin { @Override public void beating() { System.out.println("用圆圆的肚子打豆豆"); } } public class bigPenguin extends penguin { @Override public void beating() { System.out.println("拿鸡毛掸子打豆豆"); } }
最后看调用方式:
public class test { public static void main(String[] args) { System.out.println("littlePenguin:"); littlePenguin penguin1 = new littlePenguin(); penguin1.everyDay(); System.out.println("middlePenguin:"); middlePenguin penguin2 = new middlePenguin(); penguin2.everyDay(); System.out.println("bigPenguin:"); bigPenguin penguin3 = new bigPenguin(); penguin3.everyDay(); } }
楼哥,你这代码看的费劲,能给我画一个 UML 图么?来,安排!
2.1.4 策略模式
定义 :一个类的行为或其算法可以在运行时更改,即我们创建表示各种策略的对象和一个行为随着策略对象改变而改变的 context 对象,策略对象改变 context 对象的执行算法,属于行为型模式。
我们还是先抽象出 3 个企鹅的行为:
public abstract class penguin { public void eating() { System.out.println("吃饭"); } public void sleeping() { System.out.println("睡觉"); } public abstract void beating(); }
每只企鹅单独实现自己 “打豆豆” 的方式:
public class littlePenguin extends penguin { @Override public void beating() { System.out.println("用小翅膀打豆豆"); } } public class middlePenguin extends penguin { @Override public void beating() { System.out.println("用圆圆的肚子打豆豆"); } } public class bigPenguin extends penguin { @Override public void beating() { System.out.println("拿鸡毛掸子打豆豆"); } }
这里就是策略模式的重点 ,我们再看一下策略模式的定义 “我们创建表示各种策略的对象和一个行为随着策略对象改变而改变的 context 对象”,那么该 contex 对象如下:
public class behaviorContext { private penguin _penguin; public behaviorContext(penguin newPenguin) { _penguin = newPenguin; } public void setPenguin(penguin newPenguin) { _penguin = newPenguin; } public void everyDay() { _penguin.eating(); _penguin.sleeping(); _penguin.beating(); } }
最后看调用方式:
public class test { public static void main(String[] args) { behaviorContext behavior = new behaviorContext(new littlePenguin()); behavior.everyDay(); behavior.setPenguin(new middlePenguin()); behavior.everyDay(); behavior.setPenguin(new bigPenguin()); behavior.everyDay(); } }
我们可以通过给 behaviorContext 传递不同的对象,然后来约定 everyDay() 的调用方式。
其实我这个示例,有点把策略模式讲复杂了,因为纯粹的策略模式,3 个企鹅只有 beating() 方法不同,所以可以把 beating() 理解为不同的算法即可。
之所以引入 everyDay(),是因为实际的项目场景中,会经常这么使用,也就是把这个变化的算法 beating(),包装到具体的执行流程里面 ,所以策略模式就看起来没有那么直观,但是核心思想是一样的。
2.2 模板 vs 策略
我在选择模板模式和策略模式时,发现两者都可以完全满足我的需求,然后我到网上查阅了很多资料,希望能找到两种模式在技术选择时,能确定告诉我哪些情况需要选择哪种模式。
说来惭愧,到现在我都没有找到 ,因为网上只告诉我两种实现姿势的区别,但是没有说明如何具体选型。
2.2.1 网上观点
据我可以告诉他们是 99% 相同,唯一的区别是模板方法模式具有抽象类作为基类,而战略类使用由每个具体战略类实现的接口,两者的主要区别在于具体 algorithm 的 select。
使用 Template 方法模式时,通过子类化模板在编译时发生,每个子类通过实现模板的抽象方法提供了一个不同的具体 algorithm。
当客户端调用模板的外部接口的方法时,模板根据需要调用其抽象方法(其内部接口)来调用 algorithm。
相比之下,策略模式允许在运行时通过遏制来 select algorithm,具体 algorithm 是通过单独的类或函数实现的,这些类或函数作为 parameter passing 给构造函数或构造方法。
上面讲的有点抽象,下面直接看具体对比。
相似:
- 策略和模板方法模式都可以用来满足开闭原则,使得软件模块在不改变代码的情况下易于扩展;
- 两种模式都表示通用 function 与该 function 的详细实现的分离,不过它们所提供的粒度有一些差异。
差异:
- 策略模式:
- 它基于接口 ;
- 客户和策略之间的耦合更加松散;
- 定义不能被子类改变的 algorithm 的骨架,只有某些操作可以在子类中重写;
- 父类完全控制 algorithm ,仅将具体的步骤与具体的类进行区分;
- 绑定是在编译时完成的。
- 模板模式:
- 它基于框架或抽象类 ,甚至可以有一个具有默认实现的具体类。
- 模块耦合得更紧密; 它通过修改方法的行为来改变对象的内容;
- 它用于在 algorithm 族之间切换;
- 它在运行时通过其他 algorithm 完全 replace 一个algorithm 来改变对象的行为;
- 绑定在运行时完成。