Java设计模式——行为型模式 - 有酒有故事

Java设计模式——行为型模式

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。

11种模式的关系：

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

1、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提供统一的方法，
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：

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

辅助类：

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：

public class Plus 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];  
    }  

}  

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：

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。

2、模板方法模式（Template Method）

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：

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 class Plus extends AbstractCalculator {  

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

测试类：

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。

3、观察者模式（Observer）

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：

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：

public interface Observer {  
    public void update();  
}

两个实现类：

public class Observer1 implements Observer {  

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

public class Observer2 implements Observer {  

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

}

Subject接口及实现类：

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 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 class MySubject extends AbstractSubject {  

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

}

测试类：

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!

4、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：

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 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：

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 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;  
        }  
    }