初探Java设计模式3：行为型模式（策略，观察者等）
内容导读
互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了初探Java设计模式3：行为型模式（策略，观察者等），小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含18779字，纯文字阅读大概需要27分钟。
内容图文
行为型模式
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。
策略模式
策略模式太常用了，所以把它放到最前面进行介绍。它比较简单，我就不废话，直接用代码说事吧。
下面设计的场景是，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);
}
然后我们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);
}
放到一张图上，让大家看得清晰些：
?
这个时候，大家有没有联想到结构型模式中的桥梁模式，它们其实非常相似，我把桥梁模式的图拿过来大家对比下：
?
要我说的话，它们非常相似，桥梁模式在左侧加了一层抽象而已。桥梁模式的耦合更低，结构更复杂一些。
观察者模式
观察者模式对于我们来说，真是再简单不过了。无外乎两个操作，观察者订阅自己关心的主题和主题有数据变化后通知观察者们。
首先，需要定义主题，每个主题需要持有观察者列表的引用，用于在数据变更的时候通知各个观察者：
public class Subject {
private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
private int state;
public int getState() {
return state;
}
public void setState(int state) {
this.state = state;
// 数据已变更，通知观察者们
notifyAllObservers();
}
public void attach(Observer observer){
observers.add(observer);
}
// 通知观察者们
public void notifyAllObservers(){
for (Observer observer : observers) {
observer.update();
}
}
}
定义观察者接口：
public abstract class Observer {
protected Subject subject;
public abstract void update();
}
其实如果只有一个观察者类的话，接口都不用定义了，不过，通常场景下，既然用到了观察者模式，我们就是希望一个事件出来了，会有多个不同的类需要处理相应的信息。比如，订单修改成功事件，我们希望发短信的类得到通知、发邮件的类得到通知、处理物流信息的类得到通知等。
我们来定义具体的几个观察者类：
public class BinaryObserver extends Observer {
// 在构造方法中进行订阅主题
public BinaryObserver(Subject subject) {
this.subject = subject;
// 通常在构造方法中将 this 发布出去的操作一定要小心
this.subject.attach(this);
}
// 该方法由主题类在数据变更的时候进行调用
@Override
public void update() {
String result = Integer.toBinaryString(subject.getState());
System.out.println("订阅的数据发生变化，新的数据处理为二进制值为：" + result);
}
}
public class HexaObserver extends Observer {
public HexaObserver(Subject subject) {
this.subject = subject;
this.subject.attach(this);
}
@Override
public void update() {
String result = Integer.toHexString(subject.getState()).toUpperCase();
System.out.println("订阅的数据发生变化，新的数据处理为十六进制值为：" + result);
}
}
客户端使用也非常简单：
public static void main(String[] args) {
// 先定义一个主题
Subject subject1 = new Subject();
// 定义观察者
new BinaryObserver(subject1);
new HexaObserver(subject1);
// 模拟数据变更，这个时候，观察者们的 update 方法将会被调用
subject.setState(11);
}
output:
订阅的数据发生变化，新的数据处理为二进制值为：1011
订阅的数据发生变化，新的数据处理为十六进制值为：B
当然，jdk 也提供了相似的支持，具体的大家可以参考 java.util.Observable 和 java.util.Observer 这两个类。
实际生产过程中，观察者模式往往用消息中间件来实现，如果要实现单机观察者模式，笔者建议读者使用 Guava 中的 EventBus，它有同步实现也有异步实现，本文主要介绍设计模式，就不展开说了。
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。
如果产品给你这个需求的话，我想大部分人一开始肯定想的就是，用一个 List 来存放所有的规则，然后 foreach 执行一下每个规则就好了。不过，读者也先别急，看看责任链模式和我们说的这个有什么不一样？
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;
}
}
接下来，我们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) {
int remainedTimes = activityService.queryRemainedTimes(context); // 查询剩余奖品
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);
}
代码其实很简单，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。
至于它和我们前面说的用一个 List 存放需要执行的规则的做法有什么异同，留给读者自己琢磨吧。
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();
}
代码其实很简单，基本上看到就懂了，关键是要学会用到自己的代码中。
状态模式
update: 2017-10-19
废话我就不说了，我们说一个简单的例子。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);行为型模式
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。
策略模式
策略模式太常用了，所以把它放到最前面进行介绍。它比较简单，我就不废话，直接用代码说事吧。
下面设计的场景是，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);
}
然后我们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);
}
放到一张图上，让大家看得清晰些：
?
这个时候，大家有没有联想到结构型模式中的桥梁模式，它们其实非常相似，我把桥梁模式的图拿过来大家对比下：
?
要我说的话，它们非常相似，桥梁模式在左侧加了一层抽象而已。桥梁模式的耦合更低，结构更复杂一些。
观察者模式
观察者模式对于我们来说，真是再简单不过了。无外乎两个操作，观察者订阅自己关心的主题和主题有数据变化后通知观察者们。
首先，需要定义主题，每个主题需要持有观察者列表的引用，用于在数据变更的时候通知各个观察者：
public class Subject {
private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
private int state;
public int getState() {
return state;
}
public void setState(int state) {
this.state = state;
// 数据已变更，通知观察者们
notifyAllObservers();
}
public void attach(Observer observer){
observers.add(observer);
}
// 通知观察者们
public void notifyAllObservers(){
for (Observer observer : observers) {
observer.update();
}
}
}
定义观察者接口：
public abstract class Observer {
protected Subject subject;
public abstract void update();
}
其实如果只有一个观察者类的话，接口都不用定义了，不过，通常场景下，既然用到了观察者模式，我们就是希望一个事件出来了，会有多个不同的类需要处理相应的信息。比如，订单修改成功事件，我们希望发短信的类得到通知、发邮件的类得到通知、处理物流信息的类得到通知等。
我们来定义具体的几个观察者类：
public class BinaryObserver extends Observer {
// 在构造方法中进行订阅主题
public BinaryObserver(Subject subject) {
this.subject = subject;
// 通常在构造方法中将 this 发布出去的操作一定要小心
this.subject.attach(this);
}
// 该方法由主题类在数据变更的时候进行调用
@Override
public void update() {
String result = Integer.toBinaryString(subject.getState());
System.out.println("订阅的数据发生变化，新的数据处理为二进制值为：" + result);
}
}
public class HexaObserver extends Observer {
public HexaObserver(Subject subject) {
this.subject = subject;
this.subject.attach(this);
}
@Override
public void update() {
String result = Integer.toHexString(subject.getState()).toUpperCase();
System.out.println("订阅的数据发生变化，新的数据处理为十六进制值为：" + result);
}
}
客户端使用也非常简单：
public static void main(String[] args) {
// 先定义一个主题
Subject subject1 = new Subject();
// 定义观察者
new BinaryObserver(subject1);
new HexaObserver(subject1);
// 模拟数据变更，这个时候，观察者们的 update 方法将会被调用
subject.setState(11);
}
output:
订阅的数据发生变化，新的数据处理为二进制值为：1011
订阅的数据发生变化，新的数据处理为十六进制值为：B
当然，jdk 也提供了相似的支持，具体的大家可以参考 java.util.Observable 和 java.util.Observer 这两个类。
实际生产过程中，观察者模式往往用消息中间件来实现，如果要实现单机观察者模式，笔者建议读者使用 Guava 中的 EventBus，它有同步实现也有异步实现，本文主要介绍设计模式，就不展开说了。
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。
如果产品给你这个需求的话，我想大部分人一开始肯定想的就是，用一个 List 来存放所有的规则，然后 foreach 执行一下每个规则就好了。不过，读者也先别急，看看责任链模式和我们说的这个有什么不一样？
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;
}
}
接下来，我们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) {
int remainedTimes = activityService.queryRemainedTimes(context); // 查询剩余奖品
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);
}
代码其实很简单，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。
至于它和我们前面说的用一个 List 存放需要执行的规则的做法有什么异同，留给读者自己琢磨吧。
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();
}
代码其实很简单，基本上看到就懂了，关键是要学会用到自己的代码中。
状态模式
update: 2017-10-19
废话我就不说了，我们说一个简单的例子。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();
}
读者可能会发现，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。
不过，商品库存这个例子毕竟只是个例，我们还有很多实例是需要知道当前 context 处于什么状态的。
行为型模式总结
行为型模式部分介绍了策略模式、观察者模式、责任链模式、模板方法模式和状态模式，其实，经典的行为型模式还包括备忘录模式、命令模式等，但是它们的使用场景比较有限，而且本文篇幅也挺大了，我就不进行介绍了。
总结
学习设计模式的目的是为了让我们的代码更加的优雅、易维护、易扩展。这次整理这篇文章，让我重新审视了一下各个设计模式，对我自己而言收获还是挺大的。我想，文章的最大收益者一般都是作者本人，为了写一篇文章，需要巩固自己的知识，需要寻找各种资料，而且，自己写过的才最容易记住，也算是我给读者的建议吧。
（全文完）
转自https://javadoop.com/post/design-pattern
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的初探Java设计模式3：行为型模式（策略，观察者等）全部内容，希望文章能够帮你解决初探Java设计模式3：行为型模式（策略，观察者等）所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
内容备注
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