设计模式之原型模式、策略模式、观察者模式

一、原型模式

1、什么是原型模式

克隆

原型模式是一个创建型的模式。原型二字表明了改模式应该有一个样板实例，用户从这个样板对象中复制一个内部属性一致的对象，这个过程也就是我们称的“克隆”。被复制的实例就是我们所称的“原型”，这个原型是可定制的。原型模式多用于创建复杂的或者构造耗时的实例，因为这种情况下，复制一个已经存在的实例可使程序运行更高效。

2、原型模式应用场景

• （1）类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等，通过原型拷贝避免这些消耗。 
• （2）通过new产生的一个对象需要非常繁琐的数据准备或者权限，这时可以使用原型模式。 
• （3）一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用，即保护性拷贝。

Spring框架中的多例就是使用原型。

3、原型模式UML类图（通用）

原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类Prototype。Prototype类需要具备以下两个条件： 

• （1）实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。
• （2）重写Object类中的clone方法。Java中，所有类的父类都是Object类，Object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域protected类型的，一般的类无法调用，因此Prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。

4、原型模式分类

演示实例

/*
 * 书本类型，扮演的是ConcretePrototype角色，而Cloneable扮演Prototype角色
 */
public class Book implements Cloneable {

    private String title;// 标题
    private ArrayList image = new ArrayList();// 图片名列表

    public Book() {
        super();
    }

    /**
     * 重写拷贝方法
     */
    @Override
    protected Book clone() {
        try {
            Book book = (Book) super.clone();//
            book.image=(ArrayList)this.image.clone();//深复制
            return book;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public ArrayList getImage() {
        return image;
    }

    public void addImage(String img) {
        this.image.add(img);
    }

    public String getTitle() {
        return title;
    }

    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }

    /**
     * 打印内容
     */
    public void showBook() {
        System.out.println("----------------------Start----------------------");

        System.out.println("title：" + title);
        for (String img : image) {
            System.out.println("image name:" + img);
        }

        System.out.println("----------------------End----------------------");
    }
}

客户端代码

public class Client02 {

    public static void main(String[] args) {
        Book book1 = new Book();
        book1.setTitle("书1");
        book1.addImage("图1");
        book1.showBook();
        //以原型方式拷貝一份
        Book book2 = book1.clone();
        book2.showBook();
        book2.setTitle("书2");
        book2.addImage("圖2");
        book2.showBook();
        //再次还原打印书本
        book1.showBook();
        }

}

5、原型模式分为浅复制和深复制

• 浅复制 —-只是拷贝了基本类型的数据，而引用类型数据，复制后也是会发生引用，我们把这种拷贝叫做“（浅复制）浅拷贝”，换句话说，浅复制仅仅是指向被复制的内存地址，如果原地址中对象被改变了，那么浅复制出来的对象也会相应改变。
• 深复制 —-在计算机中开辟了一块新的内存地址用于存放复制的对象。

二、策略模式

1、什么是策略模式

定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，而且使它们还可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变化。

2、策略模式由三种角色组成

策略模式应用场景

策略模式的用意是针对一组算法或逻辑，将每一个算法或逻辑封装到具有共同接口的独立的类中，从而使得它们之间可以相互替换。策略模式使得算法或逻辑可以在不影响到客户端的情况下发生变化。说到策略模式就不得不提及OCP(Open Closed Principle) 开闭原则，即对扩展开放，对修改关闭。策略模式的出现很好地诠释了开闭原则，有效地减少了分支语句。

3、策略模式代码

此代码通过模拟不同会员购物车打折力度不同分为三种策略，初级会员，中级会员，高级会员。

//策略模式 定义抽象方法 所有支持公共接口
abstract class Strategy {

    // 算法方法
    abstract void algorithmInterface();

}

class StrategyA extends Strategy {

    @Override
    void algorithmInterface() {
        System.out.println("算法A");

    }

}

class StrategyB extends Strategy {

    @Override
    void algorithmInterface() {
        System.out.println("算法B");

    }

}

class StrategyC extends Strategy {

    @Override
    void algorithmInterface() {
        System.out.println("算法C");

    }

}
// 使用上下文维护算法策略

class Context {

    Strategy strategy;

    public Context(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void algorithmInterface() {
        strategy.algorithmInterface();
    }

}

class ClientTestStrategy {
    public static void main(String[] args) {
        Context context;
        context = new Context(new StrategyA());
        context.algorithmInterface();
        context = new Context(new StrategyB());
        context.algorithmInterface();
        context = new Context(new StrategyC());
        context.algorithmInterface();

    }
}

三、观察者模式

1、什么是观察者模式

观察者模式（Observer），是一种行为型模型，行为型模式关注的是系统中对象之间的相互交互，解决系统在运行时对象之间的相互通信和协作，进一步明确对象的职责。相比来说，创建型模式关注对象的创建过程，结构型模式关注对象和类的组合关系。

2、模式的职责

观察者模式主要用于1对N的通知。当一个对象的状态变化时，他需要及时告知一系列对象，令他们做出相应。
实现有两种方式：

• 推：每次都会把通知以广播的方式发送给所有观察者，所有的观察者只能被动接收。
• 拉：观察者只要知道有情况即可，至于什么时候获取内容，获取什么内容，都可以自主决定。

3、模式的实现

//观察者的接口，用来存放观察者共有方法
public interface Observer {
   // 观察者方法
    void update(Subjecct subjecct);
}

//观察对象的父类
public class Subjecct {
    //观察者的存储集合
    private List list = new ArrayList<>();

    // 注册观察者方法
    public void registerObserver(Observer obs) {
        list.add(obs);
    }
    // 删除观察者方法
    public void removeObserver(Observer obs) {
        list.remove(obs);
        this.notifyAllObserver();
    }

    // 通知所有的观察者更新
    public void notifyAllObserver() {
        for (Observer observer : list) {
            observer.update(this);
        }
    }

}
//具体观察者对象的实现
public class RealObserver extends Subjecct {
    //被观察对象的属性
     private int state;
     public int getState(){
         return state;
     }
     public void  setState(int state){
         this.state=state;
         //主题对象(目标对象)值发生改变
         this.notifyAllObserver();
     }
    
}
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // 目标对象
        RealObserver subject = new RealObserver();
        // 创建多个观察者
        ObserverA obs1 = new ObserverA();
        ObserverA obs2 = new ObserverA();
        ObserverA obs3 = new ObserverA();
        // 注册到观察队列中
        subject.registerObserver(obs1);
        subject.registerObserver(obs2);
        subject.registerObserver(obs3);
        // 改变State状态
        subject.setState(300);
        System.out.println(obs1.getMyState());
        System.out.println(obs2.getMyState());
        System.out.println(obs3.getMyState());
        // 改变State状态
        subject.setState(400);
        System.out.println(obs1.getMyState());
        System.out.println(obs2.getMyState());
        System.out.println(obs3.getMyState());
    }

}

4、观察者模式应用场景

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。

个人博客 蜗牛