设计模式(六)

代理模式

简单介绍

代理模式：为一个对象提供一个替身，以控制对这个对象的访问。即通过代理对象访问目标对象。这样做的好处是:可以在目标对象实现的基础上,增强额外的功能操作,即扩展目标对象的功能。被代理的对象可以是远程对象、创建开销大的对象或需要安全控制的对象。代理模式有不同的形式, 主要有三种:静态代理、动态代理 (JDK代理、接口代理)和 Cglib代理 (可以在内存动态的创建对象，而不需要实现接口，他是属于动态代理的范畴) 。

静态代理

静态代理在使用时,需要定义接口或者父类,被代理对象(即目标对象)与代理对象一起实现相同的接口或者是继承相同父类

//接口
public interface ITeacher {
    void teach();
}
//目标类
public class TeacherDao implements ITeacher {
    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("老师正在教学。。");
    }
}
//代理类
public class TeacherDaoProxy implements ITeacher{
    private ITeacher iTeacher;

    public TeacherDaoProxy(ITeacher iTeacher) {
        this.iTeacher = iTeacher;
    }

    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("静态代理之前");
        iTeacher.teach();
        System.out.println("静态代理之后");
    }
}
//测试代码
TeacherDao teacherDao = new TeacherDao();
TeacherDaoProxy teacherDaoProxy = new TeacherDaoProxy(teacherDao);
teacherDaoProxy.teach();

优点：在不修改目标对象的功能前提下, 能通过代理对象对目标功能扩展
缺点：因为代理对象需要与目标对象实现一样的接口,所以会有很多代理类，一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要维护。

动态代理

代理对象,不需要实现接口，但是目标对象要实现接口，否则不能用动态代理，代理对象的生成，是利用JDK的API，动态的在内存中构建代理对象，动态代理也叫做：JDK代理、接口代理。代理类所在包:java.lang.reflect.Proxy， JDK实现代理只需要使用newProxyInstance方法,但是该方法需要接收三个参数,完整的写法是: static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces,InvocationHandler h )。

//接口
public interface ITeacher {
    void teach();
    void sayHello(String name);
}
//目标类
public class TeacherDao implements ITeacher {
    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("老师正在授课");
    }

    @Override
    public void sayHello(String name) {
        System.out.println(name);
    }
}
//动态生成代理
//代理工厂，动态生成代理对象
public class ProxyFactory {
    private Object target;//要代理的目标对象

    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }

    public Object getProxyInstance(){
        /**
         * 第一个参数为代理目标类的加载器
         * 第二个参数为代理目标类实现的接口
         * 第三个参数为生成代理对象时候怎么样去执行目标方法，可以对目标方法进行动态扩充
         */
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
                target.getClass().getInterfaces(),
                new InvocationHandler() {
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        System.out.println("======"+method.getName() +"======");
                        System.out.println("JDK动态代理开始处理");
                        Object returnVal = method.invoke(target, args);
                        System.out.println("JDK动态代理处理之后");
                        return returnVal;
                    }
                });
    }
}
//测试
ITeacher iTeacher = new TeacherDao();
ITeacher proxyInstance = (ITeacher) new ProxyFactory(iTeacher).getProxyInstance();
System.out.println(proxyInstance.getClass());
proxyInstance.teach();
proxyInstance.sayHello("tom");

Cglib代理

静态代理和JDK代理模式都要求目标对象是实现一个接口,但是有时候目标对象只是一个单独的对象,并没有实现任何的接口,这个时候可使用目标对象子类来实现代理-这就是Cglib代理。Cglib代理也叫作子类代理,它是在内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象功能扩展, 有些书也将Cglib代理归属到动态代理。Cglib是一个强大的高性能的代码生成包,它可以在运行期扩展java类与实现java接口.它广泛的被许多AOP的框架使用,例如Spring AOP，实现方法拦截。在AOP编程中如何选择代理模式： 1. 目标对象需要实现接口，用JDK代理 2. 目标对象不需要实现接口，用Cglib代理。Cglib包的底层是通过使用字节码处理框架ASM来转换字节码并生成新的类。

public class TeacherDao {
    public void teach(){
        System.out.println("老师教授知识，使用Cglib");
    }
}
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {
    private Object target;//代理目标对象

    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }
    //使用Cglib来动态创建代理对象
    public Object getProxyInstance(){
        //创建工具类
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        //设置父类
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        //设置回调函数
        enhancer.setCallback(this);
        //创建代理对象
        return enhancer.create();
    }
    //拦截器
    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("Cglib动态代理");
        Object returnVal = method.invoke(target, args);
        System.out.println("Cglib动态代理结束");
        return returnVal;
    }
}
//测试
TeacherDao teacherDao = new TeacherDao();
TeacherDao proxyInstance = (TeacherDao) new ProxyFactory(teacherDao).getProxyInstance();
proxyInstance.teach();

代理模式(Proxy)的变体

防火墙代理内网通过代理穿透防火墙，实现对公网的访问。
缓存代理比如：当请求图片文件等资源时，先到缓存代理取，如果取到资源则ok,如果取不到资源，再到公网或者数据库取，然后缓存。
远程代理远程对象的本地代表，通过它可以把远程对象当本地对象来调用。远程代理通过网络和真正的远程对象沟通信息。
同步代理：主要使用在多线程编程中，完成多线程间同步工作。

模板方法模式

豆浆制作问题

编写制作豆浆的程序，说明如下:

制作豆浆的流程选材--->添加配料--->浸泡--->放到豆浆机打碎
通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆
选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的
请使用模板方法模式完成 (说明：因为模板方法模式，比较简单，很容易就想到这个方案，因此就直接使用，不再使用传统的方案来引出模板方法模式 )

基本介绍

模板方法模式（Template Method Pattern），又叫模板模式(Template Pattern)，在一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。简单说，模板方法模式定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变一个算法的结构，就可以重定义该算法的某些特定步骤。这种类型的设计模式属于行为型模式。

代码实现

//模板类
public abstract class SoyaMilk {
    //模板方法，算法骨架
    public final void make(){
        select();
        addCondiments();
        soak();
        beat();
    }
    private void select(){
        System.out.println("第一步选择上好的黄豆");
    }
    //添加配料
    public abstract void addCondiments();
    //浸泡
    private void soak(){
        System.out.println("第三步，将黄豆和配料浸泡3小时");
    }
    //打磨
    public void beat(){
        System.out.println("第四步，将黄豆和配料打磨成浆");
    }
}
//具体子类
public class RedBeanSoyaMilk extends SoyaMilk {
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("第二步，选择红豆配料");
    }
}
public class PennutSoyaMilk extends SoyaMilk {
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("第二步，选择花生配料");
    }
}
//客户端
SoyaMilk redBean = new RedBeanSoyaMilk();
redBean.make();
SoyaMilk pennut = new PennutSoyaMilk();
pennut.make();

模板方法模式的钩子方法

在模板方法模式的父类中，我们可以定义一个方法，它默认不做任何事，子类可以视情况要不要覆盖它，该方法称为“钩子”。还是用上面做豆浆的例子来讲解，比如，我们还希望制作纯豆浆，不添加任何的配料，请使用钩子方法对前面的模板方法进行改造。

//模板方法
public abstract class SoyaMilk {
    //模板方法，算法骨架
    public final void make(){
        select();
        if(customerWantCondiments()){
            addCondiments();
        }
        soak();
        beat();
    }
    //钩子方法
    public boolean customerWantCondiments(){
        return true;
    }
    private void select(){
        System.out.println("第一步选择上好的黄豆");
    }
    //添加配料
    public abstract void addCondiments();
    //浸泡
    private void soak(){
        System.out.println("第三步，将黄豆和配料浸泡3小时");
    }
    //打磨
    private void beat(){
        System.out.println("第四步，将黄豆和配料打磨成浆");
    }
}
//具体方法
public class RedBeanSoyaMilk extends SoyaMilk {
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("第二步，选择红豆配料");
    }
}
public class PureSoyaMilk extends SoyaMilk {
    @Override
    public void addCondiments() {

    }
	//重写钩子函数
    @Override
    public boolean customerWantCondiments() {
        return false;
    }
}
//客户端测试
SoyaMilk soyaMilk = new RedBeanSoyaMilk();
soyaMilk.make();
SoyaMilk soyaMilk1 = new PureSoyaMilk();
soyaMilk1.make();

模板方法模式的注意事项和细节

基本思想是：算法只存在于一个地方，也就是在父类中，容易修改。需要修改算法时，只要修改父类的模板方法或者已经实现的某些步骤，子类就会继承这些修改
实现了最大化代码复用。父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用。
既统一了算法，也提供了很大的灵活性。父类的模板方法确保了算法的结构保持不变，同时由子类提供部分步骤的实现。
该模式的不足之处：每一个不同的实现都需要一个子类实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大
一般模板方法都加上final关键字，防止子类重写模板方法.
模板方法模式使用场景：当要完成在某个过程，该过程要执行一系列步骤，这一系列的步骤基本相同，但其个别步骤在实现时可能不同，通常考虑用模板方法模式来处理。

命令模式

智能生活项目需求

看一个具体的需求
我们买了一套智能家电，有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机，我们只要在手机上安装app就可以控制对这些家电工作。这些智能家电来自不同的厂家，我们不想针对每一种家电都安装一个App，分别控制，我们希望只要一个app就可以控制全部智能家电。要实现一个app控制所有智能家电的需要，则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给app调用，这时就可以考虑使用命令模式。命令模式可将“动作的请求者”从“动作的执行者”对象中解耦出来. 在我们的例子中，动作的请求者是手机app，动作的执行者是每个厂商的一个家电产品。

基本介绍

命令模式（Command Pattern）：在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，但是并不知道请求的接收者是谁，也不知道被请求的操作是哪个，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计。命名模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活，实现解耦。在命令模式中，会将一个请求封装为一个对象，以便使用不同参数来表示不同的请求(即命名)，同时命令模式也支持可撤销的操作。通俗易懂的理解：将军发布命令，士兵去执行。其中有几个角色：将军（命令发布者）、士兵（命令的具体执行者）、命令(连接将军和士兵)。 Invoker是调用者（将军），Receiver是被调用者（士兵）， MyCommand是命令，实现了Command接口，持有接收对象。

Invoker是调用者角色
Command: 是命令角色，需要执行的所有命令都在这里，可以是接口或抽象类
Receiver: 接受者角色，知道如何实施和执行一个请求相关的操作
ConcreteCommand: 将一个接受者对象与一个动作绑定，调用接受者相应的操作，实现execute。

代码实现

//命令接口
public interface Command {
    //执行命令
    void execute();
    //撤销命令
    void undo();
}
//具体命令
//灯关命令
public class LightOffCommand implements Command {
    private LightReceiver lightReceiver;

    public LightOffCommand(LightReceiver lightReceiver) {
        this.lightReceiver = lightReceiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        lightReceiver.off();
    }

    @Override
    public void undo() {
        lightReceiver.on();
    }
}
//灯开命令
public class LightOnCommand implements Command {
    //聚合灯的执行者
    private LightReceiver lightReceiver;

    public LightOnCommand(LightReceiver lightReceiver) {
        this.lightReceiver = lightReceiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //打开灯
       lightReceiver.on();
    }

    @Override
    public void undo() {
       lightReceiver.off();
    }
}
public class TVOffCommand implements Command {
    private TVReceiver tv;

    public TVOffCommand(TVReceiver tv) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void execute() {
        tv.off();
    }

    @Override
    public void undo() {
        tv.on();
    }
}
public class TVOnCommand implements Command {
    private TVReceiver tv;

    public TVOnCommand(TVReceiver tv) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void execute() {
        tv.on();
    }

    @Override
    public void undo() {
        tv.off();
    }
}
//空命令，用于初始化
public class UndoCommand implements Command {
    @Override
    public void execute() {

    }

    @Override
    public void undo() {

    }
}
//命令接受者
//灯命令的执行者
public class LightReceiver {

    public void on(){
        System.out.println(" 灯打开了...");
    }
    public void off(){
        System.out.println(" 灯关闭了...");
    }
}
public class TVReceiver {
    public void on(){
        System.out.println("电视打开了...");
    }
    public void off(){
        System.out.println("电视关闭了");
    }
}
//命令发布者
//遥控器类，命令发布者
public class RemoteController {
    private Command[] onCommands;//所有开命令
    private Command[] offCommands;//所有关命令
    private Command undoCommand;//撤销命令

    public RemoteController() {
        onCommands = new Command[5];
        offCommands = new Command[5];
        for(int i = 0; i < 5; i++){
            onCommands[i] = new UndoCommand();
            offCommands[i] = new UndoCommand();
        }
    }

    //设置命令
    public void setCommand(int no,Command onCommand,Command offCommand){
        onCommands[no] = onCommand;
        offCommands[no] = offCommand;
    }

    //发布开命令
    public void onButtonWasPushed(int no){
        onCommands[no].execute();
        undoCommand = onCommands[no];//用于撤销命令
    }
    //发布关命令
    public void offButtonWasPushed(int no){
        offCommands[no].execute();
        undoCommand = offCommands[no];
    }
    //撤销命令
    public void undoButtonWasPushed(){
        undoCommand.undo();
    }
}
//客户端
LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
Command onLightCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
Command offLightCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();
Command onTVCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);
Command offTVCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);

RemoteController remoteController = new RemoteController();
remoteController.setCommand(0,onLightCommand,offLightCommand);
remoteController.setCommand(1,onTVCommand,offTVCommand);

System.out.println("----发布灯打开命令----");
remoteController.onButtonWasPushed(0);
System.out.println("----发布灯关闭命令----");
remoteController.offButtonWasPushed(0);
System.out.println("----发布撤销命令----");
remoteController.undoButtonWasPushed();
System.out.println("----发布电视打开命令----");
remoteController.onButtonWasPushed(1);
System.out.println("----发布电视关闭命令----");
remoteController.offButtonWasPushed(1);
System.out.println("----发布撤销命令----");
remoteController.undoButtonWasPushed();

命令模式的注意事项和细节

将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者，调用者只要调用命令对象的execute()方法就可以让接收者工作，而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的，命令对象会负责让接收者执行请求的动作，也就是说：” 请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的，命令对象起到了纽带桥梁的作用。
容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到列队，就可以多线程的执行命令
容易实现对请求的撤销和重做
命令模式不足：可能导致某些系统有过多的具体命令类，增加了系统的复杂度，这点在使用的时候要注意
空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中，如果没有用空命令，我们每按下一个按键都要判空，这给我们编码带来一定的麻烦。
命令模式经典的应用场景：界面的一个按钮都是一条命令、模拟CMD（DOS命令)、订单的撤销/恢复、触发-反馈机制

访问者模式

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)

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

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。

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
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.
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
Element 定义一个accept方法，接收一个访问者对象
ConcreteElement为具体元素，实现了accept方法

代码实现

public abstract class Action {
    public abstract void getMenResult(Men man);
    public abstract void getWomenResult(Women women);
}
public class Fail extends Action {
    @Override
    public void getMenResult(Men man) {
        System.out.println("男人给这个歌手评价失败");
    }

    @Override
    public void getWomenResult(Women women) {
        System.out.println("女人给这个歌手评价失败");
    }
}
public class Success extends Action {
    @Override
    public void getMenResult(Men man) {
        System.out.println("男人给这个歌手评价很成功");
    }

    @Override
    public void getWomenResult(Women women) {
        System.out.println("女人给这个歌手评价很成功");
    }
}
public abstract class Person {
    public abstract void accept(Action action);
}
public class Men extends Person {
    @Override
    public void accept(Action action) {
        action.getMenResult(this);
    }
}
public class Women extends Person {
    @Override
    public void accept(Action action) {
        action.getWomenResult(this);
    }
}
//测试
Women women = new Women();
Men men = new Men();
ObjectStructure objectStructure = new ObjectStructure();
objectStructure.attach(women);
objectStructure.attach(men);
objectStructure.display(new Success());

访问者模式的注意事项和细节

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
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.

posted @ 2021-11-04 17:27 无涯子wyz 阅读(41) 评论(0) 收藏举报

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设计模式(六)

代理模式

简单介绍

静态代理

动态代理

Cglib代理

代理模式(Proxy)的变体

模板方法模式

豆浆制作问题

基本介绍

代码实现

模板方法模式的钩子方法

模板方法模式的注意事项和细节

命令模式

智能生活项目需求

基本介绍

代码实现

命令模式的注意事项和细节

访问者模式

测评系统的需求

访问者模式基本介绍

代码实现

访问者模式的注意事项和细节

公告