Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式三

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。这段时间一直在写关于设计模式的东西，终于写到一半了，写博文是个很费时间的东西，因为我得为读者负责，不论是图还是代码还是表述，都希望能尽量写清楚，以便读者理解，我想不论是我还是读者，都希望看到高质量的博文出来，从我本人出发，我会一直坚持下去，不断更新，源源动力来自于读者朋友们的不断支持，我会尽自己的努力，写好每一篇文章！希望大家能不断给出意见和建议，共同打造完美的博文！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：
[java] view plain copy print?public interface ICalculator { public int calculate(String exp); }

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

辅助类：[java] view plain copy print?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; } }

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：[java] view plain copy print?public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {

@Override
public int calculate(String exp) {
int arrayInt[] = split(exp,“\\+”);
return arrayInt[0]+arrayInt[1];
}
}

public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {

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

[java] view plain copy print?public class Minus 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];
}

}

[java] view plain copy print?public class Multiply 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：[java] view plain copy print?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);
}
}

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：
[java] view plain copy print?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 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;
}
}

[java] view plain copy print?public class Plus extends AbstractCalculator { @Override public int calculate(int num1,int num2) { return num1 + num2; } }

public class Plus extends AbstractCalculator {

@Override
public int calculate(int num1,int num2) {
return num1 + num2;
}
}

测试类：
[java] view plain copy print?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);
}
}

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：
[java] view plain copy print?public interface Observer { public void update(); }

public interface Observer {
public void update();
}

两个实现类：
[java] view plain copy print?public class Observer1 implements Observer {

@Override
public void update() {
System.out.println(”observer1 has received!”);
}
}

public class Observer1 implements Observer {

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

[java] view plain copy print?public class Observer2 implements Observer {

@Override
public void update() {
System.out.println(”observer2 has received!”);
}

}

public class Observer2 implements Observer {

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

}

Subject接口及实现类：
[java] view plain copy print?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 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();
}

[java] view plain copy print?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 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();
}
}
}

[java] view plain copy print?public class MySubject extends AbstractSubject {

@Override
public void operation() {
System.out.println(”update self!”);
notifyObservers();
}

}

public class MySubject extends AbstractSubject {

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

}

测试类：
[java] view plain copy print?public class ObserverTest { public static void main(String[] args) { Subject sub = new MySubject(); sub.add(new Observer1()); sub.add(new Observer2()); sub.operation(); } }

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）,[b]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！[/b]欢迎广大读者随时指正，一起讨论，一起进步！有问题，联系：eggemail：xtfggef@gmail.com 微博：http://weibo.com/xtfggef
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：
[java] view plain copy print?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 Collection {

public Iterator iterator();

/*取得集合元素*/
public Object get(int i);

/*取得集合大小*/
public int size();
}

[java] view plain copy print?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(); }

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：
[java] view plain copy print?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 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;
}
}

[java] view plain copy print?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);
}

}

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：
[java] view plain copy print?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()); } } }

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。
[java] view plain copy print?public interface Handler { public void operator(); }

public interface Handler {
public void operator();
}

[java] view plain copy print?public abstract class AbstractHandler { private Handler handler; public Handler getHandler() { return handler; } public void setHandler(Handler handler) { this.handler = handler; } }

public abstract class AbstractHandler {

private Handler handler;

public Handler getHandler() {
return handler;
}

public void setHandler(Handler handler) {
this.handler = handler;
}

}

[java] view plain copy print?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 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();
}
}
}

[java] view plain copy print?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();
}
}

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：
[java] view plain copy print?public interface Command { public void exe(); }

public interface Command {
public void exe();
}

[java] view plain copy print?public class MyCommand implements Command { private Receiver receiver; public MyCommand(Receiver receiver) { this.receiver = receiver; } @Override public void exe() { receiver.action(); } }

public class MyCommand implements Command {

private Receiver receiver;

public MyCommand(Receiver receiver) {
this.receiver = receiver;
}

@Override
public void exe() {
receiver.action();
}
}

[java] view plain copy print?public class Receiver {
public void action(){
System.out.println(”command received!”);
}
}

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

[java] view plain copy print?public class Invoker { private Command command; public Invoker(Command command) { this.command = command; } public void action(){ command.exe(); } }

public class Invoker {

private Command command;

public Invoker(Command command) {
this.command = command;
}

public void action(){
command.exe();
}
}

[java] view plain copy print?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(); } }

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！