Java设计模式Ⅳ
Java设计模式Ⅳ
- 第十八章 访问者模式
-
- 1、测评系统的需求
- 2、传统方式的问题分
- 3、访问者模式基本介绍
- 4、访问者模式的原理类图
- 5、访问者模式应用实例
- 6、访问者模式的注意事项和细节
- 第十九章 迭代器模式
-
- 1、看一个具体的需求
- 2、传统的设计方案(类图)
- 3、传统的方式的问题分析
- 4、迭代器模式基本介绍
- 5、迭代器模式的原理类图
- 6、迭代器模式应用实例
- 7、迭代器模式在 JDK-ArrayList 集合应用的源码分析
- 8、迭代器模式的注意事项和细节
- 第二十章 观察者模式
-
- 1、天气预报项目需求,具体要求如下
- 2 、气预报设计方案 -普通方案
-
- 2.1 WeatherData 类
- 3、观察者模式原理
- 4、观察者模式解决天气预报需求
-
- 4.1 类图说明
- 4.2 代码实现
- 4.3 观察者模式的好处
- 5、观察者模式在 Jdk 应用的源码分析
- 第二十一章 中介者模式
-
- 1、智能家庭项目
- 2、传统方案解决智能家庭管理问题
- 3、传统的方式的问题分析
- 4、中介者模式基本介绍
- 5、中介者模式的原理类图
- 6、中介者模式应用实例-智能家庭管理
- 7、中介者模式的注意事项和细节
- 第二十二章 备忘录模式
-
- 1、游戏角色状态恢复问题
- 2、传统方案解决游戏角色恢复
- 3、传统的方式的问题分析
- 4、备忘录模式基本介绍
- 5、备忘录模式的原理类图
- 6、游戏角色恢复状态实例
- 7、备忘录模式的注意事项和细节
- 第二十三章 解释器模式
-
- 1、四则运算问题
- 2、传统方案解决四则运算问题分析
- 3、解释器模式基本介绍
- 4、解释器模式的原理类图
- 5、解释器模式来实现四则
- 6、解释器模式在 Spring 框架应用的源码剖析
- 7、解释器模式的注意事项和细节
- 第二十四章 状态模式
-
- 1、APP 抽奖活动问题
- 2、状态模式基本介绍
- 3、状态模式的原理类图
- 4、状态模式解决 APP 抽奖问
- 5、状态模式在实际项目-借贷平台 源码剖析
- 6、状态模式的注意事项和细节
- 第二十五章 策略模式
-
- 1、编写鸭子项目，具体要求如下
- 2、传统方案解决鸭子问题的分析和代码实现
- 3、传统的方式实现的问题分析和解决方案
- 4、策略模式基本介绍
- 5、策略模式的原理类图
- 6、策略模式解决鸭子问题
- 7、策略模式在 JDK-Arrays 应用的源码分析
- 8、策略模式的注意事项和细节
- 第二十六章 职责链模式
-
- 1、学校 OA 系统的采购审批项目
- 2、传统方案解决 OA 系统
- 3、传统方案解决 OA 系统审批问题分析
- 4、职责链模式基本介绍
- 5、职责链模式的原理类图
- 6、职责链模式解决 OA 系统采购审批
- 7、职责链模式在 SpringMVC 框架应用的源码分析
- 8、职责链模式的注意事项和细节
视频连接
第十八章 访问者模式
1、测评系统的需求
完成测评系统需求
-
将观众分为男人和女人，对歌手进行测评，当看完某个歌手表演后，得到他们对该歌手不同的评价(评价 有不同的种类，比如 成功、失败 等)
-
传统方案
2、传统方式的问题分
-
如果系统比较小，还是 ok 的，但是考虑系统增加越来越多新的功能时，对代码改动较大，违反了 ocp 原则， 不利于维护
-
扩展性不好，比如 增加了 新的人员类型，或者管理方法，都不好做
-
引出我们会使用新的设计模式 – 访问者模式
3、访问者模式基本介绍
-
访问者模式（Visitor Pattern），封装一些作用于某种数据结构的各元素的操作，它可以在不改变数据结构的前提下定义作用于这些元素的新的操作。
-
主要将数据结构与数据操作分离，解决 数据结构和操作耦合性问题
-
访问者模式的基本工作原理是：在被访问的类里面加一个对外提供接待访问者的接口
-
访问者模式主要应用场景是：需要对一个对象结构中的对象进行很多不同操作(这些操作彼此没有关联)，同时需要避免让这些操作"污染"这些对象的类，可以选用访问者模式解决
4、访问者模式的原理类图
对原理类图的说明：即(访问者模式的角色及职责)
1）Visitor 是抽象访问者，为该对象结构中的 ConcreteElement 的每一个类声明一个 visit 操作
2）ConcreteVisitor ：是一个具体的访问值 实现每个有 Visitor 声明的操作，是每个操作实现的部分.
3）ObjectStructure 能枚举它的元素， 可以提供一个高层的接口，用来允许访问者访问元素
4） Element 定义一个 accept 方法，接收一个访问者对象
5） ConcreteElement 为具体元素，实现了 accept 方法
5、访问者模式应用实例
应用实例要求
1）将人分为男人和女人，对歌手进行测评，当看完某个歌手表演后，得到他们对该歌手不同的评价(评价 有不同的种类，比如 成功、失败 等)，请使用访问者模式来说实现
2） 思路分析和图解(类图)
3） 代码实现
public abstract class Action {
//得到男性 的测评
public abstract void getManResult(Man man);
//得到女的 测评
public abstract void getWomanResult(Woman woman);
}
public abstract class Person {
//提供一个方法，让访问者可以访问
public abstract void accept(Action action);
}
//说明
//1. 这里我们使用到了双分派, 即首先在客户端程序中，将具体状态作为参数传递Woman中(第一次分派)
//2. 然后Woman 类调用作为参数的 "具体方法" 中方法getWomanResult, 同时将自己(this)作为参数
// 传入，完成第二次的分派
public class Woman extends Person {
@Override
public void accept(Action action) {
action.getWomanResult(this);
}
}
public class Man extends Person {
@Override
public void accept(Action action) {
action.getManResult(this);
}
}
public class Success extends Action {
@Override
public void getManResult(Man man) {
System.out.println(" 男人给的评价该歌手很成功 !");
}
@Override
public void getWomanResult(Woman woman) {
System.out.println(" 女人给的评价该歌手很成功 !");
}
}
public class Fail extends Action {
@Override
public void getManResult(Man man) {
System.out.println(" 男人给的评价该歌手失败 !");
}
@Override
public void getWomanResult(Woman woman) {
System.out.println(" 女人给的评价该歌手失败 !");
}
}
public class Wait extends Action {
@Override
public void getManResult(Man man) {
System.out.println(" 男人给的评价是该歌手待定 ..");
}
@Override
public void getWomanResult(Woman woman) {
System.out.println(" 女人给的评价是该歌手待定 ..");
}
}
//数据结构，管理很多人（Man , Woman）
public class ObjectStructure {
//维护了一个集合
private List<Person> persons = new LinkedList<>();
//增加到list
public void attach(Person p) {
persons.add(p);
}
//移除
public void detach(Person p) {
persons.remove(p);
}
//显示测评情况
public void display(Action action) {
for(Person p: persons) {
p.accept(action);
}
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建ObjectStructure
ObjectStructure objectStructure = new ObjectStructure();
objectStructure.attach(new Man());
objectStructure.attach(new Woman());
//成功
Success success = new Success();
objectStructure.display(success);
System.out.println("===============");
Fail fail = new Fail();
objectStructure.display(fail);
System.out.println("=======给的是待定的测评========");
Wait wait = new Wait();
objectStructure.display(wait);
}
}
4）应用案例的小结-双分派
-
上面提到了双分派，所谓双分派是指不管类怎么变化，我们都能找到期望的方法运行。双分派意味着得到执行的操作取决于请求的种类和两个接收者的类型
-
以上述实例为例，假设我们要添加一个 Wait 的状态类，考察 Man 类和 Woman 类的反应，由于使用了双分派，只需增加一个 Action 子类即可在客户端调用即可，不需要改动任何其他类的代码
6、访问者模式的注意事项和细节
优点
-
访问者模式符合单一职责原则、让程序具有优秀的扩展性、灵活性非常高
-
访问者模式可以对功能进行统一，可以做报表、UI、拦截器与过滤器，适用于数据结构相对稳定的系统
缺点
-
具体元素对访问者公布细节，也就是说访问者关注了其他类的内部细节，这是迪米特法则所不建议的, 这样造成了具体元素变更比较困难
-
违背了依赖倒转原则。访问者依赖的是具体元素，而不是抽象元素
-
因此，如果一个系统有比较稳定的数据结构，又有经常变化的功能需求，那么访问者模式就是比较合适的.
第十九章 迭代器模式
1、看一个具体的需求
编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系。如图：
2、传统的设计方案(类图)
3、传统的方式的问题分析
-
将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的
-
实际上我们的要求是 ：在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系， 因此这种方案，不能很好实现的遍历的操作
-
解决方案：=> 迭代器模式
4、迭代器模式基本介绍
-
迭代器模式（Iterator Pattern）是常用的设计模式，属于行为型模式
-
如果我们的集合元素是用不同的方式实现的，有数组，还有 java 的集合类，或者还有其他方式，当客户端要遍历这些集合元素的时候就要使用多种遍历方式，而且还会暴露元素的内部结构，可以考虑使用迭代器模式解决。
-
迭代器模式，提供一种遍历集合元素的统一接口，用一致的方法遍历集合元素，不需要知道集合对象的底层表示，即：不暴露其内部的结构。
5、迭代器模式的原理类图
对原理类图的说明-即(迭代器模式的角色及职责)
-
Iterator ： 迭代器接口，是系统提供，含义 hasNext, next, remove
-
ConcreteIterator : 具体的迭代器类，管理迭代
-
Aggregate :一个统一的聚合接口， 将客户端和具体聚合解耦
-
ConcreteAggreage : 具体的聚合持有对象集合， 并提供一个方法，返回一个迭代器， 该迭代器可以正确遍历集合
-
Client :客户端， 通过 Iterator 和 Aggregate 依赖子类
6、迭代器模式应用实例
1） 应用实例要求
编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系。
2）设计思路分析
3）代码实现
//系
public class Department {
private String name;
private String desc;
public Department(String name, String desc) {
super();
this.name = name;
this.desc = desc;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getDesc() {
return desc;
}
public void setDesc(String desc) {
this.desc = desc;
}
}
public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {
//这里我们需要Department 是以怎样的方式存放=>数组
Department[] departments;
int position = 0; //遍历的位置
public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
this.departments = departments;
}
//判断是否还有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {
if(position >= departments.length || departments[position] == null) {
return false;
}else {
return true;
}
}
@Override
public Object next() {
Department department = departments[position];
position += 1;
return department;
}
//删除的方法，默认空实现
public void remove() {
}
}
public class InfoColleageIterator implements Iterator {
List<Department> departmentList; // 信息工程学院是以List方式存放系
int index = -1;//索引
public InfoColleageIterator(List<Department> departmentList) {
this.departmentList = departmentList;
}
//判断list中还有没有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {
if(index >= departmentList.size() - 1) {
return false;
} else {
index += 1;
return true;
}
}
@Override
public Object next() {
return departmentList.get(index);
}
//空实现remove
public void remove() {
}
}
public interface College {
public String getName();
//增加系的方法
public void addDepartment(String name, String desc);
//返回一个迭代器,遍历
public Iterator createIterator();
}
public class ComputerCollege implements College {
Department[] departments;
int numOfDepartment = 0 ;// 保存当前数组的对象个数
public ComputerCollege() {
departments = new Department[5];
addDepartment("Java专业", " Java专业 ");
addDepartment("PHP专业", " PHP专业 ");
addDepartment("大数据专业", " 大数据专业 ");
}
@Override
public String getName() {
return "计算机学院";
}
@Override
public void addDepartment(String name, String desc) {
Department department = new Department(name, desc);
departments[numOfDepartment] = department;
numOfDepartment += 1;
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new ComputerCollegeIterator(departments);
}
}
public class InfoCollege implements College {
List<Department> departmentList;
public InfoCollege() {
departmentList = new ArrayList<Department>();
addDepartment("信息安全专业", " 信息安全专业 ");
addDepartment("网络安全专业", " 网络安全专业 ");
addDepartment("服务器安全专业", " 服务器安全专业 ");
}
@Override
public String getName() {
return "信息工程学院";
}
@Override
public void addDepartment(String name, String desc) {
Department department = new Department(name, desc);
departmentList.add(department);
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new InfoColleageIterator(departmentList);
}
}
public class OutPutImpl {
//学院集合
List<College> collegeList;
public OutPutImpl(List<College> collegeList) {
this.collegeList = collegeList;
}
//遍历所有学院,然后调用printDepartment 输出各个学院的系
public void printCollege() {
//从collegeList 取出所有学院, Java 中的 List 已经实现Iterator
Iterator<College> iterator = collegeList.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
//取出一个学院
College college = iterator.next();
System.out.println("=== "+college.getName() +"=====" );
printDepartment(college.createIterator()); //得到对应迭代器
}
}
//输出 学院输出 系
public void printDepartment(Iterator iterator) {
while(iterator.hasNext()) {
Department d = (Department)iterator.next();
System.out.println(d.getName());
}
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建学院
List<College> collegeList = new ArrayList<College>();
ComputerCollege computerCollege = new ComputerCollege();
InfoCollege infoCollege = new InfoCollege();
collegeList.add(computerCollege);
collegeList.add(infoCollege);
OutPutImpl outPutImpl = new OutPutImpl(collegeList);
outPutImpl.printCollege();
}
}
7、迭代器模式在 JDK-ArrayList 集合应用的源码分析
1）JDK的ArrayList 集合中就使用了迭代器模式
2）代码分析+类图+说明
3）对类图的角色分析和说明
内部类 Itr 充当具体实现迭代器 Iterator 的类， 作为 ArrayList 内部类
List 就是充当了聚合接口，含有一个 iterator() 方法，返回一个迭代器对象
ArrayList 是实现聚合接口 List 的子类，实现了 iterator()
Iterator 接口系统提供
迭代器模式解决了 不同集合(ArrayList ,LinkedList) 统一遍历问题
8、迭代器模式的注意事项和细节
优点
-
提供一个统一的方法遍历对象，客户不用再考虑聚合的类型，使用一种方法就可以遍历对象了。
-
隐藏了聚合的内部结构，客户端要遍历聚合的时候只能取到迭代器，而不会知道聚合的具体组成。
-
提供了一种设计思想，就是一个类应该只有一个引起变化的原因（叫做单一责任原则）。在聚合类中，我们把迭代器分开，就是要把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开，这样一来集合改变的话，只影响到聚合对象。而如果遍历方式改变的话，只影响到了迭代器。
-
当要展示一组相似对象，或者遍历一组相同对象时使用, 适合使用迭代器模式
缺点
- 每个聚合对象都要一个迭代器，会生成多个迭代器不好管理类
第二十章 观察者模式
1、天气预报项目需求,具体要求如下
-
气象站可以将每天测量到的温度，湿度，气压等等以公告的形式发布出去(比如发布到自己的网站或第三方)。
-
需要设计开放型 API，便于其他第三方也能接入气象站获取数据。
-
提供温度、气压和湿度的接口
-
测量数据更新时，要能实时的通知给第三方
2 、气预报设计方案 -普通方案
2.1 WeatherData 类
传统的设计方
通过对气象站项目的分析，我们可以初步设计出一个WeatherData
说明:
-
通过getXxx方法，可以让第三方接入，并得到相关信息.
-
当数据有更新时，气象站通过调用dataChange() 去更新数据，当第三方再次获取时，就能得到最新数据，当然也可以推送。
示意图
代码实现
//显示当前天气情况（可以理解成是气象站自己的网站）
public class CurrentConditions {
// 温度，气压，湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
//更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperature = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
display();
}
//显示
public void display() {
System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
}
}
/**
* 类是核心
* 1. 包含最新的天气情况信息
* 2. 含有 CurrentConditions 对象
* 3. 当数据有更新时，就主动的调用 CurrentConditions对象update方法(含 display), 这样他们（接入方）就看到最新的信息
*/
public class WeatherData {
private float temperatrue;
private float pressure;
private float humidity;
private CurrentConditions currentConditions;
//加入新的第三方
public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) {
this.currentConditions = currentConditions;
}
public float getTemperature() {
return temperatrue;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
public float getHumidity() {
return humidity;
}
public void dataChange() {
//调用 接入方的 update
currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
}
//当数据有更新时，就调用 setData
public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperatrue = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
//调用dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
dataChange();
}
}
问题分析
1） 其他第三方接入气象站获取数据的问题
2）无法在运行时动态的添加第三方 (新浪网站)
3）违反 ocp 原则=>观察者模式
//在 WeatherData 中，当增加一个第三方，都需要创建一个对应的第三方的公告板对象，并加入到 dataChange,
//不利于维护，也不是动态加入
public void dataChange() {
currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
}
3、观察者模式原理
1） 观察者模式类似订牛奶业务
2） 奶站/气象局：Subject
3）用户/第三方网站：Observer
Subject：登记注册、移除和通知
1） registerObserver 注册
2） removeObserver 移除
3）notifyObservers() 通知所有的注册的用户，根据不同需求，可以是更新数据，让用户来取，也可能是实施推送，看具体需求定
Observer：接收输入
观察者模式：对象之间多对一依赖的一种设计方案，被依赖的对象为 Subject，依赖的对象为 Observer，Subject通知 Observer 变化,比如这里的奶站是 Subject，是 1 的一方。用户时 Observer，是多的一方。
4、观察者模式解决天气预报需求
4.1 类图说明
4.2 代码实现
//接口, 让WeatherData 来实现
public interface Subject {
public void registerObserver(Observer o);//注册
public void removeObserver(Observer o);//删除
public void notifyObservers();//通知
}
//观察者接口，有观察者来实现
public interface Observer {
public void update(float temperature, float pressure, float humidity);
}
public class CurrentConditions implements Observer {
// 温度，气压，湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
// 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperature = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
display();
}
// 显示
public void display() {
System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
}
}
/**
* 类是核心
* 1. 包含最新的天气情况信息
* 2. 含有 观察者集合，使用ArrayList管理
* 3. 当数据有更新时，就主动的调用 ArrayList, 通知所有的（接入方）就看到最新的信息
*/
public class WeatherData implements Subject {
private float temperatrue;
private float pressure;
private float humidity;
//观察者集合
private ArrayList<Observer> observers;
//加入新的第三方
public WeatherData() {
observers = new ArrayList<Observer>();
}
public float getTemperature() {
return temperatrue;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
public float getHumidity() {
return humidity;
}
public void dataChange() {
//调用 接入方的 update
notifyObservers();
}
//当数据有更新时，就调用 setData
public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperatrue = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
//调用dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
dataChange();
}
//注册一个观察者
@Override
public void registerObserver(Observer o) {
observers.add(o);
}
//移除一个观察者
@Override
public void removeObserver(Observer o) {
if(observers.contains(o)) {
observers.remove(o);
}
}
//遍历所有的观察者，并通知
@Override
public void notifyObservers() {
for(int i = 0; i < observers.size(); i++) {
observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
}
}
}
public class BaiduSite implements Observer {
// 温度，气压，湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
// 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperature = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
display();
}
// 显示
public void display() {
System.out.println("===百度网站====");
System.out.println("***百度网站 气温 : " + temperature + "***");
System.out.println("***百度网站 气压: " + pressure + "***");
System.out.println("***百度网站 湿度: " + humidity + "***");
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建一个WeatherData
WeatherData weatherData = new WeatherData();
//创建观察者
CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
BaiduSite baiduSite = new BaiduSite();
//注册到weatherData
weatherData.registerObserver(currentConditions);
weatherData.registerObserver(baiduSite);
//测试
System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
weatherData.removeObserver(currentConditions);
//测试
System.out.println();
System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
}
}
4.3 观察者模式的好处
- 观察者模式设计后，会以集合的方式来管理用户(Observer)，包括注册，移除和通知。
- 这样，我们增加观察者(这里可以理解成一个新的公告板)，就不需要去修改核心类 WeatherData 不会修改代码，遵守了 ocp 原则。
5、观察者模式在 Jdk 应用的源码分析
1） Jdk 的 Observable 类就使用了观察者模式
2）代码分析+模式角色分析
3） 模式角色分析
Observable 的作用和地位等价于 我们前面讲过 Subject
Observable 是类，不是接口，类中已经实现了核心的方法 ,即管理 Observer 的方法 add… delete … notify…
Observer 的作用和地位等价于我们前面讲过的 Observer, 有 update
Observable 和 Observer 的使用方法和前面讲过的一样，只是 Observable 是类，通过继承来实现观察者模式
第二十一章 中介者模式
1、智能家庭项目
-
智能家庭包括各种设备，闹钟、咖啡机、电视机、窗帘 等
-
主人要看电视时，各个设备可以协同工作，自动完成看电视的准备工作，比如流程为：闹铃响起->咖啡机开始做咖啡->窗帘自动落下->电视机开始播放
2、传统方案解决智能家庭管理问题
3、传统的方式的问题分析
-
当各电器对象有多种状态改变时，相互之间的调用关系会比较复杂
-
各个电器对象彼此联系，你中有我，我中有你，不利于松耦合.
-
各个电器对象之间所传递的消息(参数)，容易混乱
-
当系统增加一个新的电器对象时，或者执行流程改变时，代码的可维护性、扩展性都不理想 考虑中介者模式
4、中介者模式基本介绍
-
中介者模式（Mediator Pattern），用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各个对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互
-
中介者模式属于行为型模式，使代码易于维护
-
比如 MVC 模式，C（Controller 控制器）是 M（Model 模型）和 V（View 视图）的中介者，在前后端交互时起到了中间人的作用
5、中介者模式的原理类图
对原理类图的说明-即(中介者模式的角色及职责)
1） Mediator 就是抽象中介者,定义了同事对象到中介者对象的接口
2）Colleague 是抽象同事类
3） ConcreteMediator 具体的中介者对象, 实现抽象方法, 他需要知道所有的具体的同事类,即以一个集合来管理HashMap,并接受某个同事对象消息，完成相应的任务
4）ConcreteColleague 具体的同事类，会有很多, 每个同事只知道自己的行为， 而不了解其他同事类的行为(方法)，但是他们都依赖中介者对象
6、中介者模式应用实例-智能家庭管理
1） 应用实例要求
完成前面的智能家庭的项目，使用中介者模式
2） 思路分析和图解(类图)
3） 代码实现
//同事抽象类
public abstract class Colleague {
private Mediator mediator;
public String name;
public Colleague(Mediator mediator, String name) {
this.mediator = mediator;
this.name = name;
}
public Mediator GetMediator() {
return this.mediator;
}
public abstract void SendMessage(int stateChange);
}
//具体的同事类
public class Alarm extends Colleague {
//构造器
public Alarm(Mediator mediator, String name) {
super(mediator, name);
//在创建Alarm 同事对象时，将自己放入到ConcreteMediator 对象中[集合]
mediator.Register(name, this);
}
public void SendAlarm(int stateChange) {
SendMessage(stateChange);
}
@Override
public void SendMessage(int stateChange) {
//调用的中介者对象的getMessage
this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
}
}
//窗帘
public class Curtains extends Colleague {
public Curtains(Mediator mediator, String name) {
super(mediator, name);
mediator.Register(name, this);
}
@Override
public void SendMessage(int stateChange) {
this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
}
public void UpCurtains() {
System.out.println("I am holding Up Curtains!");
}
}
public class TV extends Colleague {
public TV(Mediator mediator, String name) {
super(mediator, name);
mediator.Register(name, this);
}
@Override
public void SendMessage(int stateChange) {
this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
}
public void StartTv() {
System.out.println("It's time to StartTv!");
}
public void StopTv() {
System.out.println("StopTv!");
}
}
//咖啡机
public class CoffeeMachine extends Colleague {
public CoffeeMachine(Mediator mediator, String name) {
super(mediator, name);
mediator.Register(name, this);
}
@Override
public void SendMessage(int stateChange) {
this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
}
public void StartCoffee() {
System.out.println("It's time to startcoffee!");
}
public void FinishCoffee() {
System.out.println("After 5 minutes!");
System.out.println("Coffee is ok!");
SendMessage(0);
}
}
public abstract class Mediator {
//将给中介者对象，加入到集合中
public abstract void Register(String colleagueName, Colleague colleague);
//接收消息, 具体的同事对象发出
public abstract void GetMessage(int stateChange, String colleagueName);
public abstract void SendMessage();
}
//具体的中介者类
public class ConcreteMediator extends Mediator {
//集合，放入所有的同事对象
private HashMap<String, Colleague> colleagueMap;
private HashMap<String, String> interMap;
public ConcreteMediator() {
colleagueMap = new HashMap<String, Colleague>();
interMap = new HashMap<String, String>();
}
@Override
public void Register(String colleagueName, Colleague colleague) {
colleagueMap.put(colleagueName, colleague);
if (colleague instanceof Alarm) {
interMap.put("Alarm", colleagueName);
} else if (colleague instanceof CoffeeMachine) {
interMap.put("CoffeeMachine", colleagueName);
} else if (colleague instanceof TV) {
interMap.put("TV", colleagueName);
} else if (colleague instanceof Curtains) {
interMap.put("Curtains", colleagueName);
}
}
//具体中介者的核心方法
//1. 根据得到消息，完成对应任务
//2. 中介者在这个方法，协调各个具体的同事对象，完成任务
@Override
public void GetMessage(int stateChange, String colleagueName) {
//处理闹钟发出的消息
if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof Alarm) {
if (stateChange == 0) {
((CoffeeMachine) (colleagueMap.get(interMap
.get("CoffeeMachine")))).StartCoffee();
((TV) (colleagueMap.get(interMap.get("TV")))).StartTv();
} else if (stateChange == 1) {
((TV) (colleagueMap.get(interMap.get("TV")))).StopTv();
}
} else if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof CoffeeMachine) {
((Curtains) (colleagueMap.get(interMap.get("Curtains"))))
.UpCurtains();
} else if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof TV) {//如果TV发现消息
} else if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof Curtains) {
//如果是以窗帘发出的消息，这里处理...
}
}
@Override
public void SendMessage() {
}
}
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) {
//创建一个中介者对象
Mediator mediator = new ConcreteMediator();
//创建Alarm 并且加入到 ConcreteMediator 对象的HashMap
Alarm alarm = new Alarm(mediator, "alarm");
//创建了CoffeeMachine 对象，并 且加入到 ConcreteMediator 对象的HashMap
CoffeeMachine coffeeMachine = new CoffeeMachine(mediator,
"coffeeMachine");
//创建 Curtains , 并 且加入到 ConcreteMediator 对象的HashMap
Curtains curtains = new Curtains(mediator, "curtains");
TV tV = new TV(mediator, "TV");
//让闹钟发出消息
alarm.SendAlarm(0);
coffeeMachine.FinishCoffee();
alarm.SendAlarm(1);
}
}
7、中介者模式的注意事项和细节
-
多个类相互耦合，会形成网状结构, 使用中介者模式将网状结构分离为星型结构，进行解耦
-
减少类间依赖，降低了耦合，符合迪米特原则
-
中介者承担了较多的责任，一旦中介者出现了问题，整个系统就会受到影响 -
如果设计不当，中介者对象本身变得过于复杂，这点在实际使用时，要特别注意
第二十二章 备忘录模式
1、游戏角色状态恢复问题
游戏角色有攻击力和防御力，在大战 Boss 前保存自身的状态(攻击力和防御力)，当大战 Boss 后攻击力和防御力下降，从备忘录对象恢复到大战前的状态
2、传统方案解决游戏角色恢复
3、传统的方式的问题分析
-
一个对象，就对应一个保存对象状态的对象， 这样当我们游戏的对象很多时，不利于管理，开销也很大.
-
传统的方式是简单地做备份，new 出另外一个对象出来，再把需要备份的数据放到这个新对象，但这就暴露了对象内部的细节
-
解决方案： => 备忘录模式
4、备忘录模式基本介绍
-
备忘录模式（Memento Pattern） 在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态
-
可以这里理解备忘录模式：现实生活中的备忘录是用来记录某些要去做的事情，或者是记录已经达成的共同意见的事情，以防忘记了。而在软件层面，备忘录模式有着相同的含义，备忘录对象主要用来记录一个对象的某种状态，或者某些数据，当要做回退时，可以从备忘录对象里获取原来的数据进行恢复操作
-
备忘录模式属于行为型模式
5、备忘录模式的原理类图
对原理类图的说明-即(备忘录模式的角色及职责)
1） originator : 对象(需要保存状态的对象)
2） Memento ： 备忘录对象,负责保存好记录，即 Originator 内部状态
3）Caretaker: 守护者对象,负责保存多个备忘录对象， 使用集合管理，提高效率
4） 说明：如果希望保存多个 originator 对象的不同时间的状态，也可以，只需要要 HashMap
代码实现
public class Originator {
private String state;//状态信息
public String getState() {
return state;
}
public void setState(String state) {
this.state = state;
}
//编写一个方法，可以保存一个状态对象 Memento
//因此编写一个方法，返回 Memento
public Memento saveStateMemento() {
return new Memento(state);
}
//通过备忘录对象，恢复状态
public void getStateFromMemento(Memento memento) {
state = memento.getState();
}
}
public class Memento {
private String state;
//构造器
public Memento(String state) {
super();
this.state = state;
}
public String getState() {
return state;
}
}
public class Caretaker {
//在List 集合中会有很多的备忘录对象
private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>();
public void add(Memento memento) {
mementoList.add(memento);
}
//获取到第index个Originator 的 备忘录对象(即保存状态)
public Memento get(int index) {
return mementoList.get(index);
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Originator originator = new Originator();
Caretaker caretaker = new Caretaker();
originator.setState(" 状态#1 攻击力 100 ");
//保存了当前的状态
caretaker.add(originator.saveStateMemento());
originator.setState(" 状态#2 攻击力 80 ");
caretaker.add(originator.saveStateMemento());
originator.setState(" 状态#3 攻击力 50 ");
caretaker.add(originator.saveStateMemento());
System.out.println("当前的状态是 =" + originator.getState());
//希望得到状态 1, 将 originator 恢复到状态1
originator.getStateFromMemento(caretaker.get(0));
System.out.println("恢复到状态1 , 当前的状态是");
System.out.println("当前的状态是 =" + originator.getState());
}
}
6、游戏角色恢复状态实例
1） 应用实例要求
游戏角色有攻击力和防御力，在大战 Boss 前保存自身的状态(攻击力和防御力)，当大战 Boss 后攻击力和防御力下降，从备忘录对象恢复到大战前的状态
2） 思路分析和图解(类图)
3）代码实现
public class Memento {
//攻击力
private int vit;
//防御力
private int def;
public Memento(int vit, int def) {
super();
this.vit = vit;
this.def = def;
}
public int getVit() {
return vit;
}
public void setVit(int vit) {
this.vit = vit;
}
public int getDef() {
return def;
}
public void setDef(int def) {
this.def = def;
}
}
//守护者对象, 保存游戏角色的状态
public class Caretaker {
//如果只保存一次状态
private Memento memento;
//对GameRole 保存多次状态
//private ArrayList mementos;
//对多个游戏角色保存多个状态
//private HashMap> rolesMementos;
public Memento getMemento() {
return memento;
}
public void setMemento(Memento memento) {
this.memento = memento;
}
}
public class GameRole {
private int vit;
private int def;
//创建Memento ,即根据当前的状态得到Memento
public Memento createMemento() {
return new Memento(vit, def);
}
//从备忘录对象，恢复GameRole的状态
public void recoverGameRoleFromMemento(Memento memento) {
this.vit = memento.getVit();
this.def = memento.getDef();
}
//显示当前游戏角色的状态
public void display() {
System.out.println("游戏角色当前的攻击力：" + this.vit + " 防御力: " + this.def);
}
public int getVit() {
return vit;
}
public void setVit(int vit) {
this.vit = vit;
}
public int getDef() {
return def;
}
public void setDef(int def) {
this.def = def;
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建游戏角色
GameRole gameRole = new GameRole();
gameRole.setVit(100);
gameRole.setDef(100);
System.out.println("和boss大战前的状态");
gameRole.display();
//把当前状态保存caretaker
Caretaker caretaker = new Caretaker();
caretaker.setMemento(gameRole.createMemento());
System.out.println("和boss大战~~~");
gameRole.setDef(30);
gameRole.setVit(30);
gameRole.display();
System.out.println("大战后，使用备忘录对象恢复到站前");
gameRole.recoverGameRoleFromMemento(caretaker.getMemento());
System.out.println("恢复后的状态");
gameRole.display();
}
}
7、备忘录模式的注意事项和细节
-
给用户提供了一种可以恢复状态的机制，可以使用户能够比较方便地回到某个历史的状态
-
实现了信息的封装，使得用户不需要关心状态的保存细节
-
如果类的成员变量过多，势必会占用比较大的资源，而且每一次保存都会消耗一定的内存, 这个需要注意
-
适用的应用场景：1、后悔药。 2、打游戏时的存档。 3、Windows 里的 ctri + z。 4、IE 中的后退。 4、数据库的事务管理
-
为了节约内存，备忘录模式可以和原型模式配合使用
第二十三章 解释器模式
1、四则运算问题
通过解释器模式来实现四则运算，如计算 a+b-c 的值，具体要求
1） 先输入表达式的形式，比如 a+b+c-d+e, 要求表达式的字母不能重复
2） 在分别输入 a ,b, c, d, e 的值
3） 最后求出结果：如图
2、传统方案解决四则运算问题分析
-
编写一个方法，接收表达式的形式，然后根据用户输入的数值进行解析，得到结果
-
问题分析：如果加入新的运算符，比如 * / ( 等等，不利于扩展，另外让一个方法来解析会造成程序结构混乱，不够清晰.
-
解决方案：可以考虑使用解释器模式， 即： 表达式 -> 解释器(可以有多种) -> 结果
3、解释器模式基本介绍
-
在编译原理中，一个算术表达式通过词法分析器形成词法单元，而后这些词法单元再通过语法分析器构建语法分析树，最终形成一颗抽象的语法分析树。这里的词法分析器和语法分析器都可以看做是解释器
-
解释器模式（Interpreter Pattern）：是指给定一个语言(表达式)，定义它的文法的一种表示 ，并定义一个解释器，使用该解释器来解释语言中的句子(表达式)
-
应用场景
应用可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树
一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来表达
一个简单语法需要解释的场景 -
这样的例子还有，比如编译器、运算表达式计算、正则表达式、机器人等
4、解释器模式的原理类图
对原理类图的说明-即(解释器模式的角色及职责)
1） Context: 是环境角色,含有解释器之外的全局信息.
2） AbstractExpression: 抽象表达式， 声明一个抽象的解释操作,这个方法为抽象语法树中所有的节点所共享
3）TerminalExpression: 为终结符表达式, 实现与文法中的终结符相关的解释操作
4）NonTermialExpression: 为非终结符表达式，为文法中的非终结符实现解释操作.
5）说明： 输入 Context 和 TerminalExpression 信息通过 Client 输入即可
5、解释器模式来实现四则
1）应用实例要求
通过解释器模式来实现四则运算，
如计算 a+b-c 的值
2） 思路分析和图解(类图)
3） 代码实现
//抽象类表达式，通过HashMap 键值对, 可以获取到变量的值
public abstract class Expression {
// a + b - c
// 解释公式和数值, key 就是公式(表达式) 参数[a,b,c], value就是就是具体值
// HashMap {a=10, b=20}
public abstract int interpreter(HashMap<String, Integer> var);
}
//变量的解释器
public class VarExpression extends Expression {
private String key; // key=a,key=b,key=c
public VarExpression(String key) {
this.key = key;
}
// var 就是{a=10, b=20}
// interpreter 根据 变量名称，返回对应值
@Override
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
return var.get(this.key);
}
}
/**
* 抽象运算符号解析器 这里，每个运算符号，都只和自己左右两个数字有关系，
* 但左右两个数字有可能也是一个解析的结果，无论何种类型，都是Expression类的实现类
*/
public class SymbolExpression extends Expression {
protected Expression left;
protected Expression right;
public SymbolExpression(Expression left, Expression right) {
this.left = left;
this.right = right;
}
//因为 SymbolExpression 是让其子类来实现，因此 interpreter 是一个默认实现
@Override
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
return 0;
}
}
public class SubExpression extends SymbolExpression {
public SubExpression(Expression left, Expression right) {
super(left, right);
}
//求出left 和 right 表达式相减后的结果
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
return super.left.interpreter(var) - super.right.interpreter(var);
}
}
//加法解释器
public class AddExpression extends SymbolExpression {
public AddExpression(Expression left, Expression right) {
super(left, right);
}
//处理相加
//var 仍然是 {a=10,b=20}..
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
//super.left.interpreter(var) ： 返回 left 表达式对应的值 a = 10
//super.right.interpreter(var): 返回right 表达式对应值 b = 20
return super.left.interpreter(var) + super.right.interpreter(var);
}
}
public class Calculator {
// 定义表达式
private Expression expression;
// 构造函数传参，并解析
public Calculator(String expStr) { // expStr = a+b
// 安排运算先后顺序
Stack<Expression> stack = new Stack<>();
// 表达式拆分成字符数组
char[] charArray = expStr.toCharArray();// [a, +, b]
Expression left = null;
Expression right = null;
//遍历我们的字符数组， 即遍历 [a, +, b]
//针对不同的情况，做处理
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
switch (charArray[i]) {
case '+': //
left = stack.pop();// 从stack取出left => "a"
right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i]));// 取出右表达式 "b"
stack.push(new AddExpression(left, right));// 然后根据得到left 和 right 构建 AddExpresson加入stack
break;
case '-': //
left = stack.pop();
right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i]));
stack.push(new SubExpression(left, right));
break;
default:
//如果是一个 Var 就创建要给 VarExpression 对象，并push到 stack
stack.push(new VarExpression(String.valueOf(charArray[i])));
break;
}
}
//当遍历完整个 charArray 数组后，stack 就得到最后Expression
this.expression = stack.pop();
}
public int run(HashMap<String, Integer> var) {
//最后将表达式a+b和 var = {a=10,b=20}
//然后传递给expression的interpreter进行解释执行
return this.expression.interpreter(var);
}
}
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
String expStr = getExpStr(); // a+b
HashMap<String, Integer> var = getValue(expStr);// var {a=10, b=20}
Calculator calculator = new Calculator(expStr);
System.out.println("运算结果：" + expStr + "=" + calculator.run(var));
}
// 获得表达式
public static String getExpStr() throws IOException {
System.out.print("请输入表达式：");
return (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
}
// 获得值映射
public static HashMap<String, Integer> getValue(String expStr) throws IOException {
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
for (char ch : expStr.toCharArray()) {
if (ch != '+' && ch != '-') {
if (!map.containsKey(String.valueOf(ch))) {
System.out.print("请输入" + String.valueOf(ch) + "的值：");
String in = (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
map.put(String.valueOf(ch), Integer.valueOf(in));
}
}
}
return map;
}
}
6、解释器模式在 Spring 框架应用的源码剖析
1）Spring 框架中 SpelExpressionParser 就使用到解释器模式
2）代码分析+Debug 源码
3） 说明
7、解释器模式的注意事项和细节
-
当有一个语言需要解释执行，可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树，就可以考虑使用解释器模式，让程序具有良好的扩展性
-
应用场景：编译器、运算表达式计算、正则表达式、机器人等
-
使用解释器可能带来的问题：解释器模式会引起类膨胀、解释器模式采用递归调用方法，将会导致调试非常复杂、效率可能降低.
第二十四章 状态模式
1、APP 抽奖活动问题
请编写程序完成 APP 抽奖活动 具体要求如下:
1）假如每参加一次这个活动要扣除用户 50 积分，中奖概率是 10%
2） 奖品数量固定，抽完就不能抽奖
3） 活动有四个状态: 可以抽奖、不能抽奖、发放奖品和奖品领完
4）活动的四个状态转换关系图
2、状态模式基本介绍
-
状态模式（State Pattern）：它主要用来解决对象在多种状态转换时，需要对外输出不同的行为的问题。状态和行为是一一对应的，状态之间可以相互转换
-
当一个对象的内在状态改变时，允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类
3、状态模式的原理类图
对原理类图的说明-即(状态模式的角色及职责)
1）Context 类为环境角色, 用于维护 State 实例,这个实例定义当前状态
2） State 是抽象状态角色,定义一个接口封装与 Context 的一个特点接口相关行为
3） ConcreteState 具体的状态角色，每个子类实现一个与 Context 的一个状态相关行为
4、状态模式解决 APP 抽奖问
1） 应用实例要求
完成 APP 抽奖活动项目，使用状态模式.
2） 思路分析和图解(类图)
- 定义出一个接口叫状态接口，每个状态都实现它。
- 接口有扣除积分方法、抽奖方法、发放奖品方法
3） 代码实现
//状态抽象类
public abstract class State {
// 扣除积分 - 50
public abstract void deductMoney();
// 是否抽中奖品
public abstract boolean raffle();
// 发放奖品
public abstract void dispensePrize();
}
// 不能抽奖状态
public class NoRaffleState extends State {
// 初始化时传入活动引用，扣除积分后改变其状态
RaffleActivity activity;
public NoRaffleState(RaffleActivity activity) {
this.activity = activity;
}
// 当前状态可以扣积分 , 扣除后，将状态设置成可以抽奖状态
@Override
public void deductMoney() {
System.out.println("扣除50积分成功，您可以抽奖了");
activity.setState(activity.getCanRaffleState());
}
// 当前状态不能抽奖
@Override
public boolean raffle() {
System.out.println("扣了积分才能抽奖喔！");
return false;
}
// 当前状态不能发奖品
@Override
public void dispensePrize() {
System.out.println("不能发放奖品");
}
}
//可以抽奖的状态
public class CanRaffleState extends State {
RaffleActivity activity;
public CanRaffleState(RaffleActivity activity) {
this.activity = activity;
}
//已经扣除了积分，不能再扣
@Override
public void deductMoney() {
System.out.println("已经扣取过了积分");
}
//可以抽奖, 抽完奖后，根据实际情况，改成新的状态
@Override
public boolean raffle() {
System.out.println("正在抽奖，请稍等！");
Random r = new Random();
int num = r.nextInt(10);
// 10%中奖机会
if(num == 0){
// 改变活动状态为发放奖品 context
activity.setState(activity.getDispenseState());
return true;
}else{
System.out.println("很遗憾没有抽中奖品！");
// 改变状态为不能抽奖
activity.setState(activity.getNoRafflleState());
return false;
}
}
// 不能发放奖品
@Override
public void dispensePrize() {
System.out.println("没中奖，不能发放奖品");
}
}
//发放奖品的状态
public class DispenseState extends State {
// 初始化时传入活动引用，发放奖品后改变其状态
RaffleActivity activity;
public DispenseState(RaffleActivity activity) {
this.activity = activity;
}
@Override
public void deductMoney() {
System.out.println("不能扣除积分");
}
@Override
public boolean raffle() {
System.out.println("不能抽奖");
return false;
}
//发放奖品
@Override
public void dispensePrize() {
if(activity.getCount() > 0){
System.out.println("恭喜中奖了");
// 改变状态为不能抽奖
activity.setState(activity.getNoRafflleState());
}else{
System.out.println("很遗憾，奖品发送完了");
// 改变状态为奖品发送完毕, 后面我们就不可以抽奖
activity.setState(activity.getDispensOutState());
//System.out.println("抽奖活动结束");
//System.exit(0);
}
}
}
/**
* 奖品发放完毕状态
* 说明，当我们activity 改变成 DispenseOutState， 抽奖活动结束
*/
public class DispenseOutState extends State {
// 初始化时传入活动引用
RaffleActivity activity;
public DispenseOutState(RaffleActivity activity) {
this.activity = activity;
}
@Override
public void deductMoney() {
System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
}
@Override
public boolean raffle() {
System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
return false;
}
@Override
public void dispensePrize() {
System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
}
}
//抽奖活动
public class RaffleActivity {
// state 表示活动当前的状态，是变化
State state = null;
// 奖品数量
int count = 0;
// 四个属性，表示四种状态
State noRafflleState = new NoRaffleState(this);
State canRaffleState = new CanRaffleState(this);
State dispenseState = new DispenseState(this);
State dispensOutState = new DispenseOutState(this);
//构造器
//1. 初始化当前的状态为 noRafflleState（即不能抽奖的状态）
//2. 初始化奖品的数量
public RaffleActivity( int count) {
this.state = getNoRafflleState();
this.count = count;
}
//扣分, 调用当前状态的 deductMoney
public void debuctMoney(){
state.deductMoney();
}
//抽奖
public void raffle(){
// 如果当前的状态是抽奖成功
if(state.raffle()){
//领取奖品
state.dispensePrize();
}
}
public State getState() {
return state;
}
public void setState(State state) {
this.state = state;
}
//这里请大家注意，每领取一次奖品，count--
public int getCount() {
int curCount = count;
count--;
return curCount;
}
public void setCount(int count) { this.count = count; }
public State getNoRafflleState() { return noRafflleState; }
public void setNoRafflleState(State noRafflleState) { this.noRafflleState = noRafflleState; }
public State getCanRaffleState() { return canRaffleState; }
public void setCanRaffleState(State canRaffleState) { this.canRaffleState = canRaffleState; }
public State getDispenseState() { return dispenseState; }
public void setDispenseState(State dispenseState) { this.dispenseState = dispenseState; }
public State getDispensOutState() { return dispensOutState; }
public void setDispensOutState(State dispensOutState) { this.dispensOutState = dispensOutState; }
}
//状态模式测试类
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建活动对象，奖品有1个奖品
RaffleActivity activity = new RaffleActivity(1);
// 我们连续抽300次奖
for (int i = 0; i < 30; i++) {
System.out.println("--------第" + (i + 1) + "次抽奖----------");
// 参加抽奖，第一步点击扣除积分
activity.debuctMoney();
// 第二步抽奖
activity.raffle();
}
}
}
5、状态模式在实际项目-借贷平台 源码剖析
1） 借贷平台的订单，有审核-发布-抢单 等等 步骤，随着操作的不同，会改变订单的状态, 项目中的这个模块实现就会使用到状态模式
2） 通常通过 if/else 判断订单的状态，从而实现不同的逻辑，伪代码如下
3）使用状态模式完成 借贷平台项目的审核模块 [设计+代码]
public abstract class AbstractState implements State {
protected static final RuntimeException EXCEPTION = new RuntimeException("操作流程不允许");
//抽象类，默认实现了 State 接口的所有方法
//该类的所有方法，其子类(具体的状态类)，可以有选择的进行重写
@Override
public void checkEvent(Context context) {
throw EXCEPTION;
}
@Override
public void checkFailEvent(Context context) {
throw EXCEPTION;
}
@Override
public void makePriceEvent(Context context) {
throw EXCEPTION;
}
@Override
public void acceptOrderEvent(Context context) {
throw EXCEPTION;
}
@Override
public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
throw EXCEPTION;
}
@Override
public void payOrderEvent(Context context) {
throw EXCEPTION;
}
@Override
public void orderFailureEvent(Context context) {
throw EXCEPTION;
}
@Override
public void feedBackEvent(Context context) {
throw EXCEPTION;
}
}
AllState.java
//各种具体状态类
class FeedBackState extends AbstractState {
@Override
public String getCurrentState() {
return StateEnum.FEED_BACKED.getValue();
}
}
class GenerateState extends AbstractState {
@Override
public void checkEvent(Context context) {
context.setState(new ReviewState());
}
@Override
public void checkFailEvent(Context context) {
context.setState(new FeedBackState());
}
@Override
public String getCurrentState() {
return StateEnum.GENERATE.getValue();
}
}
class NotPayState extends AbstractState {
@Override
public void payOrderEvent(Context context) {
context.setState(new PaidState());
}
@Override
public void feedBackEvent(Context context) {
context.setState(new FeedBackState());
}
@Override
public String getCurrentState() {
return StateEnum.NOT_PAY.getValue();
}
}
class PaidState extends AbstractState {
@Override
public void feedBackEvent(Context context) {
context.setState(new FeedBackState());
}
@Override
public String getCurrentState() {
return StateEnum.PAID.getValue();
}
}
class PublishState extends AbstractState {
@Override
public void acceptOrderEvent(Context context) {
//把当前状态设置为 NotPayState。。。
//至于应该变成哪个状态，有流程图来决定
context.setState(new NotPayState());
}
@Override
public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
context.setState(new FeedBackState());
}
@Override
public String getCurrentState() {
return StateEnum.PUBLISHED.getValue();
}
}
class ReviewState extends AbstractState {
@Override
public void makePriceEvent(Context context) {
context.setState(new PublishState());
}
@Override
public String getCurrentState() {
return StateEnum.REVIEWED.getValue();
}
}
//状态接口
public interface State {
/**
* 电审
*/
void checkEvent(Context context);
/**
* 电审失败
*/
void checkFailEvent(Context context);
/**
* 定价发布
*/
void makePriceEvent(Context context);
/**
* 接单
*/
void acceptOrderEvent(Context context);
/**
* 无人接单失效
*/
void notPeopleAcceptEvent(Context context);
/**
* 付款
*/
void payOrderEvent(Context context);
/**
* 接单有人支付失效
*/
void orderFailureEvent(Context context);
/**
* 反馈
*/
void feedBackEvent(Context context);
String getCurrentState();
}
//状态枚举类
public enum StateEnum {
//订单生成
GENERATE(1, "GENERATE"),
//已审核
REVIEWED(2, "REVIEWED"),
//已发布
PUBLISHED(3, "PUBLISHED"),
//待付款
NOT_PAY(4, "NOT_PAY"),
//已付款
PAID(5, "PAID"),
//已完结
FEED_BACKED(6, "FEED_BACKED");
private int key;
private String value;
StateEnum(int key, String value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
public int getKey() {return key;}
public String getValue() {return value;}
}
//环境上下文
public class Context extends AbstractState{
//当前的状态 state, 根据我们的业务流程处理，不停的变化
private State state;
@Override
public void checkEvent(Context context) {
state.checkEvent(this);
getCurrentState();
}
@Override
public void checkFailEvent(Context context) {
state.checkFailEvent(this);
getCurrentState();
}
@Override
public void makePriceEvent(Context context) {
state.makePriceEvent(this);
getCurrentState();
}
@Override
public void acceptOrderEvent(Context context) {
state.acceptOrderEvent(this);
getCurrentState();
}
@Override
public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
state.notPeopleAcceptEvent(this);
getCurrentState();
}
@Override
public void payOrderEvent(Context context) {
state.payOrderEvent(this);
getCurrentState();
}
@Override
public void orderFailureEvent(Context context) {
state.orderFailureEvent(this);
getCurrentState();
}
@Override
public void feedBackEvent(Context context) {
state.feedBackEvent(this);
getCurrentState();
}
public State getState() {
return state;
}
public void setState(State state) {
this.state = state;
}
@Override
public String getCurrentState() {
System.out.println("当前状态 : " + state.getCurrentState());
return state.getCurrentState();
}
}
//测试类
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) {
//创建context 对象
Context context = new Context();
//将当前状态设置为 PublishState
context.setState(new PublishState());
System.out.println(context.getCurrentState());
// //publish --> not pay
context.acceptOrderEvent(context);
// //not pay --> paid
context.payOrderEvent(context);
// // 失败, 检测失败时，会抛出异常
// try {
// context.checkFailEvent(context);
// System.out.println("流程正常..");
// } catch (Exception e) {
// System.out.println(e.getMessage());
// }
}
}
6、状态模式的注意事项和细节
-
代码有很强的可读性。状态模式将每个状态的行为封装到对应的一个类中
-
方便维护。将容易产生问题的 if-else 语句删除了，如果把每个状态的行为都放到一个类中，每次调用方法时都要判断当前是什么状态，不但会产出很多 if-else 语句，而且容易出错
-
符合“开闭原则”。容易增删状态
-
会产生很多类。每个状态都要一个对应的类，当状态过多时会产生很多类，加大维护难度
-
应用场景：当一个事件或者对象有很多种状态，状态之间会相互转换，对不同的状态要求有不同的行为的时候，可以考虑使用状态模式
第二十五章 策略模式
1、编写鸭子项目，具体要求如下
1） 有各种鸭子(比如 野鸭、北京鸭、水鸭等， 鸭子有各种行为，比如 叫、飞行等)
2）显示鸭子的信息
2、传统方案解决鸭子问题的分析和代码实现
2） 代码演示
public abstract class Duck {
public Duck() {
}
public abstract void display();//显示鸭子信息
public void quack() {
System.out.println("鸭子嘎嘎叫~~");
}
public void swim() {
System.out.println("鸭子会游泳~~");
}
public void fly() {
System.out.println("鸭子会飞翔~~~");
}
}
public class WildDuck extends Duck {
@Override
public void display() {
System.out.println(" 这是野鸭 ");
}
}
public class PekingDuck extends Duck {
@Override
public void display() {
System.out.println("~~北京鸭~~~");
}
//因为北京鸭不能飞翔，因此需要重写fly
@Override
public void fly() {
System.out.println("北京鸭不能飞翔");
}
}
public class ToyDuck extends Duck{
@Override
public void display() {
System.out.println("玩具鸭");
}
//需要重写父类的所有方法
public void quack() {
System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
}
public void swim() {
System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
}
public void fly() {
System.out.println("玩具鸭不会飞翔~~~");
}
}
3、传统的方式实现的问题分析和解决方案
-
其它鸭子，都继承了 Duck 类，所以 fly 让所有子类都会飞了，这是不正确的
-
上面说的 1 的问题，其实是继承带来的问题：对类的局部改动，尤其超类的局部改动，会影响其他部分。会有
溢出效应 -
为了改进 1 问题，我们可以通过覆盖 fly 方法来解决 => 覆盖解决
-
问题又来了，如果我们有一个玩具鸭子 ToyDuck, 这样就需要 ToyDuck 去覆盖 Duck 的所有实现的方法 => 解决思路 -》 策略模式 (strategy pattern)
4、策略模式基本介绍
-
策略模式（Strategy Pattern）中，定义算法族（策略组），分别封装起来，让他们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户
-
这算法体现了几个设计原则，第一、把变化的代码从不变的代码中分离出来；第二、针对接口编程而不是具体类（定义了策略接口）；第三、多用组合/聚合，少用继承（客户通过组合方式使用策略）。
5、策略模式的原理类图
说明：从上图可以看到，客户 context 有成员变量 strategy 或者其他的策略接口，至于需要使用到哪个策略，我们可以在构造器中指定
6、策略模式解决鸭子问题
1） 应用实例要求
编写程序完成前面的鸭子项目，要求使用策略模式
2） 思路分析(类图)
策略模式：分别封装行为接口，实现算法族，超类里放行为接口对象，在子类里具体设定行为对象。原则就是：分离变化部分，封装接口，基于接口编程各种功能。此模式让行为的变化独立于算法的使用者
3）代码实现
public interface FlyBehavior {
void fly(); // 子类具体实现
}
public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {
@Override
public void fly() {
System.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~");
}
}
public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {
@Override
public void fly() {
System.out.println(" 飞翔技术一般 ");
}
}
public class NoFlyBehavior implements FlyBehavior{
@Override
public void fly() {
System.out.println(" 不会飞翔 ");
}
}
public interface QuackBehavior {
void quack();//子类实现
}
public abstract class Duck {
//属性, 策略接口
FlyBehavior flyBehavior;
//其它属性<->策略接口
QuackBehavior quackBehavior;
public Duck() {
}
public abstract void display();//显示鸭子信息
public void quack() {
System.out.println("鸭子嘎嘎叫~~");
}
public void swim() {
System.out.println("鸭子会游泳~~");
}
public void fly() {
//改进
if(flyBehavior != null) {
flyBehavior.fly();
}
}
public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior) {
this.flyBehavior = flyBehavior;
}
public void setQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior) {
this.quackBehavior = quackBehavior;
}
}
public class WildDuck extends Duck {
//构造器，传入FlyBehavor 的对象
public WildDuck() {
flyBehavior = new GoodFlyBehavior();
}
@Override
public void display() {
System.out.println(" 这是野鸭 ");
}
}
public class PekingDuck extends Duck {
//假如北京鸭可以飞翔，但是飞翔技术一般
public PekingDuck() {
flyBehavior = new BadFlyBehavior();
}
@Override
public void display() {
System.out.println("~~北京鸭~~~");
}
}
public class ToyDuck extends Duck{
public ToyDuck() {
flyBehavior = new NoFlyBehavior();
}
@Override
public void display() {
System.out.println("玩具鸭");
}
//需要重写父类的所有方法
public void quack() {
System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
}
public void swim() {
System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
WildDuck wildDuck = new WildDuck();
wildDuck.fly();//
ToyDuck toyDuck = new ToyDuck();
toyDuck.fly();
PekingDuck pekingDuck = new PekingDuck();
pekingDuck.fly();
//动态改变某个对象的行为, 北京鸭 不能飞
pekingDuck.setFlyBehavior(new NoFlyBehavior());
System.out.println("北京鸭的实际飞翔能力");
pekingDuck.fly();
}
}
7、策略模式在 JDK-Arrays 应用的源码分析
1） JDK 的 Arrays 的 Comparator 就使用了策略模式
2）代码分析+Debug 源码+模式角色分析
代码
public class Strategy {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//数组
Integer[] data = { 9, 1, 2, 8, 4, 3 };
// 实现降序排序，返回-1放左边，1放右边，0保持不变
// 说明
// 1. 实现了 Comparator 接口（策略接口） , 匿名类 对象 new Comparator(){..}
// 2. 对象 new Comparator(){..} 就是实现了 策略接口 的对象
// 3. public int compare(Integer o1, Integer o2){} 指定具体的处理方式
Comparator<Integer> comparator = new Comparator<Integer>() {
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
if (o1 > o2) {
return -1;
} else {
return 1;
}
};
};
// 说明
/*
* public static void sort(T[] a, Comparator c) {
if (c == null) {
sort(a); //默认方法
} else {
if (LegacyMergeSort.userRequested)
legacyMergeSort(a, c); //使用策略对象c
else
// 使用策略对象c
TimSort.sort(a, 0, a.length, c, null, 0, 0);
}
}
*/
//方式1
Arrays.sort(data, comparator);
System.out.println(Arrays.toString(data)); // 降序排序
//方式2- 同时lambda 表达式实现 策略模式
Integer[] data2 = { 19, 11, 12, 18, 14, 13 };
Arrays.sort(data2, (var1, var2) -> {
if(var1.compareTo(var2) > 0) {
return -1;
} else {
return 1;
}
});
System.out.println("data2=" + Arrays.toString(data2));
}
}
8、策略模式的注意事项和细节
-
策略模式的关键是：分析项目中变化部分与不变部分
-
策略模式的核心思想是：多用组合/聚合 少用继承；用行为类组合，而不是行为的继承。更有弹性
-
体现了“对修改关闭，对扩展开放”原则，客户端增加行为不用修改原有代码，只要添加一种策略（或者行为）即可，避免了使用多重转移语句（if…else if…else）
-
提供了可以替换继承关系的办法： 策略模式将算法封装在独立的 Strategy 类中使得你可以独立于其 Context 改变它，使它易于切换、易于理解、易于扩展
-
需要注意的是：每添加一个策略就要增加一个类，当策略过多是会导致类数目庞大
第二十六章 职责链模式
1、学校 OA 系统的采购审批项目
需求是采购员采购教学器材
- 如果金额 小于等于 5000, 由教学主任审批 （0<=x<=5000）
- 如果金额 小于等于 10000, 由院长审批 (5000
- 如果金额 小于等于 30000, 由副校长审批 (10000
- 如果金额 超过 30000 以上，有校长审批 ( 30000
- 如果金额 小于等于 30000, 由副校长审批 (10000
请设计程序完成采购审批项目
2、传统方案解决 OA 系统
3、传统方案解决 OA 系统审批问题分析
-
传统方式是：接收到一个采购请求后，根据采购金额来调用对应的 Approver (审批人)完成审批。
-
传统方式的问题分析 : 客户端这里会使用到 分支判断(比如 switch) 来对不同的采购请求处理， 这样就存在如下问题 (1) 如果各个级别的人员审批金额发生变化，在客户端的也需要变化 (2) 客户端必须明确的知道 有多少个审批级别和访问
-
这样 对一个采购请求进行处理 和 Approver (审批人) 就存在强耦合关系，不利于代码的扩展和维护
-
解决方案 =》 职责链模式
4、职责链模式基本介绍
-
职责链模式（Chain of Responsibility Pattern）, 又叫 责任链模式，为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式对请求的发送者和接收者进行解耦。
-
职责链模式通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求，那么它会把相同的请求传给下一个接收者，依此类推。
-
这种类型的设计模式属于行为型模式
5、职责链模式的原理类图
职责链模式（Chain Of Responsibility），使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这个对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止.
对原理类图的说明-即(职责链模式的角色及职责)
1）Handler : 抽象的处理者, 定义了一个处理请求的接口, 同时含义另外 Handler
2） ConcreteHandlerA , B 是具体的处理者, 处理它自己负责的请求， 可以访问它的后继者(即下一个处理者), 如果可以处理当前请求，则处理，否则就将该请求交个 后继者去处理，从而形成一个职责链
3） Request ， 含义很多属性，表示一个请求
6、职责链模式解决 OA 系统采购审批
1）应用实例要求
编写程序完成学校 OA 系统的采购审批项目：需求
- 采购员采购教学器材
- 如果金额 小于等于 5000, 由教学主任审批
- 如果金额 小于等于 10000, 由院长审批
- 如果金额 小于等于 30000, 由副校长审批
- 如果金额 超过 30000 以上，有校长审批
2） 思路分析和图解(类图)
3） 代码实现
//请求类
public class PurchaseRequest {
private int type = 0; //请求类型
private float price = 0.0f; //请求金额
private int id = 0;
//构造器
public PurchaseRequest(int type, float price, int id) {
this.type = type;
this.price = price;
this.id = id;
}
public int getType() { return type; }
public float getPrice() { return price; }
public int getId() { return id; }
}
public abstract class Approver {
Approver approver; //下一个处理者
String name; // 名字
public Approver(String name) {
this.name = name;
}
//下一个处理者
public void setApprover(Approver approver) {
this.approver = approver;
}
//处理审批请求的方法，得到一个请求, 处理是子类完成，因此该方法做成抽象
public abstract void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest);
}
public class DepartmentApprover extends Approver {
public DepartmentApprover(String name) {
super(name);
}
@Override
public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
if(purchaseRequest.getPrice() <= 5000) {
System.out.println(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
}else {
approver.processRequest(purchaseRequest);
}
}
}
public class CollegeApprover extends Approver {
public CollegeApprover(String name) {
super(name);
}
@Override
public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
if(purchaseRequest.getPrice() < 5000 && purchaseRequest.getPrice() <= 10000) {
System.out.println(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
}else {
approver.processRequest(purchaseRequest);
}
}
}
public class ViceSchoolMasterApprover extends Approver {
public ViceSchoolMasterApprover(String name) {
super(name);
}
@Override
public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
if(purchaseRequest.getPrice() < 10000 && purchaseRequest.getPrice() <= 30000) {
System.out.println(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
}else {
approver.processRequest(purchaseRequest);
}
}
}
public class SchoolMasterApprover extends Approver {
public SchoolMasterApprover(String name) {
super(name);
}
@Override
public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
if(purchaseRequest.getPrice() > 30000) {
System.out.println(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
}else {
approver.processRequest(purchaseRequest);
}
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建一个请求
PurchaseRequest purchaseRequest = new PurchaseRequest(1, 31000, 1);
//创建相关的审批人
DepartmentApprover departmentApprover = new DepartmentApprover("张主任");
CollegeApprover collegeApprover = new CollegeApprover("李院长");
ViceSchoolMasterApprover viceSchoolMasterApprover = new ViceSchoolMasterApprover("王副校");
SchoolMasterApprover schoolMasterApprover = new SchoolMasterApprover("佟校长");
//需要将各个审批级别的下一个设置好 (处理人构成环形: )
departmentApprover.setApprover(collegeApprover);
collegeApprover.setApprover(viceSchoolMasterApprover);
viceSchoolMasterApprover.setApprover(schoolMasterApprover);
schoolMasterApprover.setApprover(departmentApprover);
departmentApprover.processRequest(purchaseRequest);
viceSchoolMasterApprover.processRequest(purchaseRequest);
}
}
7、职责链模式在 SpringMVC 框架应用的源码分析
1）SpringMVC-HandlerExecutionChain 类就使用到职责链模式
2） SpringMVC 请求流程简图
3）代码分析+Debug 源码+说明
4） 源码和说明
public class ResponsibilityChain {
public static void main(String[] args) {
// DispatcherServlet
//说明
/*
*
* protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
* HandlerExecutionChain mappedHandler = null;
* mappedHandler = getHandler(processedRequest);//获取到HandlerExecutionChain对象
* //在 mappedHandler.applyPreHandle 内部 得到啦 HandlerInterceptor interceptor
* //调用了拦截器的 interceptor.preHandle
* if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) {
return;
}
//说明：mappedHandler.applyPostHandle 方法内部获取到拦截器，并调用
//拦截器的 interceptor.postHandle(request, response, this.handler, mv);
mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response, mv);
* }
*
*
* //说明：在 mappedHandler.applyPreHandle内部中，
* 还调用了 triggerAfterCompletion 方法，该方法中调用了
* HandlerInterceptor interceptor = getInterceptors()[i];
try {
interceptor.afterCompletion(request, response, this.handler, ex);
}
catch (Throwable ex2) {
logger.error("HandlerInterceptor.afterCompletion threw exception", ex2);
}
*/
}
}
5） 对源码总结
springmvc 请求的流程图中，执行了 拦截器相关方法 interceptor.preHandler 等等
在处理 SpringMvc 请求时，使用到职责链模式还使用到适配器模式
HandlerExecutionChain 主要负责的是请求拦截器的执行和请求处理,但是他本身不处理请求，只是将请求分配给链上注册处理器执行，这是职责链实现方式,减少职责链本身与处理逻辑之间的耦合,规范了处理流程
HandlerExecutionChain 维护了 HandlerInterceptor 的集合， 可以向其中注册相应的拦截器.
8、职责链模式的注意事项和细节
-
将请求和处理分开，实现解耦，提高系统的灵活性
-
简化了对象，使对象不需要知道链的结构
-
性能会受到影响，特别是在链比较长的时候，因此需控制链中最大节点数量，一般通过在 Handler 中设置一个最大节点数量，在 setNext()方法中判断是否已经超过阀值，超过则不允许该链建立，避免出现超长链无意识地破坏系统性能
-
调试不方便。采用了类似递归的方式，调试时逻辑可能比较复杂
-
最佳应用场景：有多个对象可以处理同一个请求时，比如：多级请求、请假/加薪等审批流程、Java Web 中 Tomcat对 Encoding 的处理、拦截器