行为型模式关注的是各个类之间的相互作用,将职责划分清楚,使得我们的代码更加地清晰
一、策略模式
例:我们需要画一个图形,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);
}
其次,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);
}
}
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);
}
}
客户端演示:
public static void main(String[] args) {
Context context = new Context(new BluePen()); // 使用绿色笔来画
context.executeDraw(10, 0, 0);
}
策略者模式和桥梁模式:
- 相较于策略者模式,桥梁模式在左侧加了一层抽象,桥梁模式的耦合更低,结构更复杂一些
二、观察者模式
观察者模式(又被称为发布-订阅(Publish/Subscribe)模式,属于行为型模式的一种,它定义了一种一对多的依赖关系,让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态变化时,会通知所有的观察者对象,使他们能够自动更新自己。
观察者模式结构图:
- Subject:抽象主题(抽象被观察者),抽象主题角色把所有观察者对象保存在一个集合里,每个主题都可以有任意数量的观察者,抽象主题提供一个接口,可以增加和删除观察者对象
- ConcreteSubject:具体主题(具体被观察者),该角色将有关状态存入具体观察者对象,在具体主题的内部状态发生改变时,给所有注册过的观察者发送通知
- Observer:抽象观察者,是观察者者的抽象类,它定义了一个更新接口,使得在得到主题更改通知时更新自己
- ConcrereObserver:具体观察者,实现抽象观察者定义的更新接口,以便在得到主题更改通知时更新自身的状态
例:微信公众号。假设微信用户就是观察者,微信公众号是被观察者,有多个的微信用户关注了程序猿这个公众号,当这个公众号更新时就会通知这些订阅的微信用户。
抽象观察者(Observer)
里面定义了一个更新的方法:
public interface Observer {
public void update(String message);
}
具体观察者(ConcrereObserver)
微信用户是观察者,里面实现了更新的方法:
public class WeixinUser implements Observer {
// 微信用户名
private String name;
public WeixinUser(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void update(String message) {
System.out.println(name + "-" + message);
}
}
抽象被观察者(Subject)
抽象主题,提供了attach、detach、notify三个方法:
public interface Subject {
/**
* 增加订阅者
* @param observer
*/
public void attach(Observer observer);
/**
* 删除订阅者
* @param observer
*/
public void detach(Observer observer);
/**
* 通知订阅者更新消息
*/
public void notify(String message);
}
具体被观察者(ConcreteSubject)
微信公众号是具体主题(具体被观察者),里面存储了订阅该公众号的微信用户,并实现了抽象主题中的方法:
public class SubscriptionSubject implements Subject {
//储存订阅公众号的微信用户
private List<Observer> weixinUserlist = new ArrayList<Observer>();
@Override
public void attach(Observer observer) {
weixinUserlist.add(observer);
}
@Override
public void detach(Observer observer) {
weixinUserlist.remove(observer);
}
@Override
public void notify(String message) {
for (Observer observer : weixinUserlist) {
observer.update(message);
}
}
}
客户端调用:
public class Client {
public static void main(String[] args) {
SubscriptionSubject mSubscriptionSubject=new SubscriptionSubject();
//创建微信用户
WeixinUser user1=new WeixinUser("杨影枫");
WeixinUser user2=new WeixinUser("月眉儿");
WeixinUser user3=new WeixinUser("紫轩");
//订阅公众号
mSubscriptionSubject.attach(user1);
mSubscriptionSubject.attach(user2);
mSubscriptionSubject.attach(user3);
//公众号更新发出消息给订阅的微信用户
mSubscriptionSubject.notify("刘望舒的专栏更新了");
}
}
结果:
杨影枫-刘望舒的专栏更新了
月眉儿-刘望舒的专栏更新了
紫轩-刘望舒的专栏更新了
观察者模式的使用场景:
- 关联行为场景,需要注意的是,关联行为是可拆分的,而不是“组合”关系。
- 事件多级触发场景。
- 跨系统的消息交换场景,如消息队列、事件总线的处理机制。
观察者模式的优点:
- 解除耦合,让耦合的双方都依赖于抽象,从而使得各自的变换都不会影响另一边的变换。
观察者模式的缺点:
- 在应用观察者模式时需要考虑一下开发效率和运行效率的问题,程序中包括一个被观察者、多个观察者,开发、调试等内容会比较复杂,而且在Java中消息的通知一般是顺序执行,那么一个观察者卡顿,会影响整体的执行效率,在这种情况下,一般会采用异步实现。
三、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,我们要定义流程上节点的基类:
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;
}
}
其次,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) {
// 查询剩余奖品
int remainedTimes = activityService.queryRemainedTimes(context);
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);
}
责任链模式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。
四、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,这也是在开源代码中大量被使用的。
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。
我们写一个实现类:
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");
}
}
客户端调用演示:
public static void main(String[] args) {
AbstractTemplate t = new ConcreteTemplate();
// 调用模板方法
t.templateMethod();
}
五、状态模式
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();
}
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。
参考文章:
Java-Tutorial/初探Java设计模式3:行为型模式(策略,观察者等).md at master · h2pl/Java-Tutorial · GitHub