其它

JAVA设计模式--行为型模式(1)

2021-01-29 12:30:03 阅读数 5430 收藏 0

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

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;  
    }  
}  
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)

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!

这个很哈理解,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!