Java开发中的23种设计模式之行为型模式（一）

你的名字 2022-07-18 04:13 108阅读 0赞

本章是关于设计模式的最后一讲，会讲到第三种设计模式——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。这段时间一直在写关于设计模式的东西，终于写到一半了，写博文是个很费时间的东西，因为我得为读者负责，不论是图还是代码还是表述，都希望能尽量写清楚，以便读者理解，我想不论是我还是读者，都希望看到高质量的博文出来，从我本人出发，我会一直坚持下去，不断更新，源源动力来自于读者朋友们的不断支持，我会尽自己的努力，写好每一篇文章！希望大家能不断给出意见和建议，共同打造完美的博文！

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先来张图，看看这11中模式的关系：

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

![1354264672_7575.PNG][]

**13、策略模式（strategy）**

策略模式定义了一系列[算法][Link 1]，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：

[![132050275.jpg][]][132050275.jpg]

图中ICalculator提供同意的方法，  
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：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****interface** ICalculator \{ 
2.  **public****int** calculate(String exp); 
3.  \}

辅助类：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****abstract****class** AbstractCalculator \{ 
2.  
3.  **public****int**\[\] split(String exp,String opt)\{ 
4.   String array\[\] = exp.split(opt); 
5.  **int** arrayInt\[\] = **new****int**\[2\]; 
6.   arrayInt\[0\] = Integer.parseInt(array\[0\]); 
7.   arrayInt\[1\] = Integer.parseInt(array\[1\]); 
8.  **return** arrayInt; 
9.   \} 
10. \}

三个实现类：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Plus **extends** AbstractCalculator **implements** ICalculator \{ 
2.  
3.  @Override
4.  **public****int** calculate(String exp) \{ 
5.  **int** arrayInt\[\] = split(exp,"\\\\+"); 
6.  **return** arrayInt\[0\]+arrayInt\[1\]; 
7.   \} 
8.  \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Minus **extends** AbstractCalculator **implements** ICalculator \{ 
2.  
3.  @Override
4.  **public****int** calculate(String exp) \{ 
5.  **int** arrayInt\[\] = split(exp,"-"); 
6.  **return** arrayInt\[0\]-arrayInt\[1\]; 
7.   \} 
8.  
9.  \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Multiply **extends** AbstractCalculator **implements** ICalculator \{ 
2.  
3.  @Override
4.  **public****int** calculate(String exp) \{ 
5.  **int** arrayInt\[\] = split(exp,"\\\\\*"); 
6.  **return** arrayInt\[0\]\*arrayInt\[1\]; 
7.   \} 
8.  \}

简单的测试类：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** StrategyTest \{ 
2.  
3.  **public****static****void** main(String\[\] args) \{ 
4.   String exp = "2+8"; 
5.   ICalculator cal = **new** Plus(); 
6.  **int** result = cal.calculate(exp); 
7.   System.out.println(result); 
8.   \} 
9.  \}

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。

**14、模板方法模式（Template Method）**

解释一下模板方法模式，就是指：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：

[![132103700.jpg][]][132103700.jpg]

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：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****abstract****class** AbstractCalculator \{ 
2.  
3.  /\*主方法，实现对本类其它方法的调用\*/
4.  **public****final****int** calculate(String exp,String opt)\{ 
5.  **int** array\[\] = split(exp,opt); 
6.  **return** calculate(array\[0\],array\[1\]); 
7.   \} 
8.  
9.  /\*被子类重写的方法\*/
10. **abstract****public****int** calculate(**int** num1,**int** num2); 
11. 
12. **public****int**\[\] split(String exp,String opt)\{ 
13.  String array\[\] = exp.split(opt); 
14. **int** arrayInt\[\] = **new****int**\[2\]; 
15.  arrayInt\[0\] = Integer.parseInt(array\[0\]); 
16.  arrayInt\[1\] = Integer.parseInt(array\[1\]); 
17. **return** arrayInt; 
18.  \} 
19. \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Plus **extends** AbstractCalculator \{ 
2.  
3.  @Override
4.  **public****int** calculate(**int** num1,**int** num2) \{ 
5.  **return** num1 + num2; 
6.   \} 
7.  \}

测试类：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** StrategyTest \{ 
2.  
3.  **public****static****void** main(String\[\] args) \{ 
4.   String exp = "8+8"; 
5.   AbstractCalculator cal = **new** Plus(); 
6.  **int** result = cal.calculate(exp, "\\\\+"); 
7.   System.out.println(result); 
8.   \} 
9.  \}

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。

**15、观察者模式（Observer）**

包括这个模式在内的接下来的四个模式，都是类和类之间的关系，不涉及到继承，学的时候应该 记得归纳，记得本文最开始的那个图。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：

[![131944432.jpg][]][131944432.jpg]

我解释下这些类的作用：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：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****interface** Observer \{ 
2.  **public****void** update(); 
3.  \}

两个实现类：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Observer1 **implements** Observer \{ 
2.  
3.  @Override
4.  **public****void** update() \{ 
5.   System.out.println("observer1 has received!"); 
6.   \} 
7.  \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Observer2 **implements** Observer \{ 
2.  
3.  @Override
4.  **public****void** update() \{ 
5.   System.out.println("observer2 has received!"); 
6.   \} 
7.  
8.  \}

Subject接口及实现类：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****interface** Subject \{ 
2.  
3.  /\*增加观察者\*/
4.  **public****void** add(Observer observer); 
5.  
6.  /\*删除观察者\*/
7.  **public****void** del(Observer observer); 
8.  
9.  /\*通知所有的观察者\*/
10. **public****void** notifyObservers(); 
11. 
12. /\*自身的操作\*/
13. **public****void** operation(); 
14. \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****abstract****class** AbstractSubject **implements** Subject \{ 
2.  
3.  **private** Vector<Observer> vector = **new** Vector<Observer>(); 
4.  @Override
5.  **public****void** add(Observer observer) \{ 
6.   vector.add(observer); 
7.   \} 
8.  
9.  @Override
10. **public****void** del(Observer observer) \{ 
11.  vector.remove(observer); 
12.  \} 
13. 
14. @Override
15. **public****void** notifyObservers() \{ 
16.  Enumeration<Observer> enumo = vector.elements(); 
17. **while**(enumo.hasMoreElements())\{ 
18.  enumo.nextElement().update(); 
19.  \} 
20.  \} 
21. \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** MySubject **extends** AbstractSubject \{ 
2.  
3.  @Override
4.  **public****void** operation() \{ 
5.   System.out.println("update self!"); 
6.   notifyObservers(); 
7.   \} 
8.  
9.  \}

测试类：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** ObserverTest \{ 
2.  
3.  **public****static****void** main(String\[\] args) \{ 
4.   Subject sub = **new** MySubject(); 
5.   sub.add(**new** Observer1()); 
6.   sub.add(**new** Observer2()); 
7.  
8.   sub.operation(); 
9.   \} 
10. 
11. \}

输出：

update self!  
observer1 has received!  
observer2 has received!

这些东西，其实不难，只是有些抽象，不太容易整体理解，建议读者：**根据关系图，新建项目，自己写代码（或者参考我的代码）,按照总体思路走一遍，这样才能体会它的思想，理解起来容易！**

**欢迎广大读者随时指正，一起讨论，一起进步！**

**有问题，联系：egg**

**email：[xtfggef@gmail.com][xtfggef_gmail.com] 微博：[http://weibo.com/xtfggef][http_weibo.com_xtfggef]**

**16、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：

[![131906634.jpg][]][131906634.jpg]

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：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****interface** Collection \{ 
2.  
3.  **public** Iterator iterator(); 
4.  
5.  /\*取得集合元素\*/
6.  **public** Object get(**int** i); 
7.  
8.  /\*取得集合大小\*/
9.  **public****int** size(); 
10. \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****interface** Iterator \{ 
2.  //前移
3.  **public** Object previous(); 
4.  
5.  //后移
6.  **public** Object next(); 
7.  **public****boolean** hasNext(); 
8.  
9.  //取得第一个元素
10. **public** Object first(); 
11. \}

两个实现：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** MyCollection **implements** Collection \{ 
2.  
3.  **public** String string\[\] = \{ "A","B","C","D","E"\}; 
4.  @Override
5.  **public** Iterator iterator() \{ 
6.  **return****new** MyIterator(**this**); 
7.   \} 
8.  
9.  @Override
10. **public** Object get(**int** i) \{ 
11. **return** string\[i\]; 
12.  \} 
13. 
14. @Override
15. **public****int** size() \{ 
16. **return** string.length; 
17.  \} 
18. \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** MyIterator **implements** Iterator \{ 
2.  
3.  **private** Collection collection; 
4.  **private****int** pos = -1; 
5.  
6.  **public** MyIterator(Collection collection)\{ 
7.  **this**.collection = collection; 
8.   \} 
9.  
10. @Override
11. **public** Object previous() \{ 
12. **if**(pos > 0)\{ 
13.  pos--; 
14.  \} 
15. **return** collection.get(pos); 
16.  \} 
17. 
18. @Override
19. **public** Object next() \{ 
20. **if**(pos<collection.size()-1)\{ 
21.  pos++; 
22.  \} 
23. **return** collection.get(pos); 
24.  \} 
25. 
26. @Override
27. **public****boolean** hasNext() \{ 
28. **if**(pos<collection.size()-1)\{ 
29. **return****true**; 
30.  \}**else**\{ 
31. **return****false**; 
32.  \} 
33.  \} 
34. 
35. @Override
36. **public** Object first() \{ 
37.  pos = 0; 
38. **return** collection.get(pos); 
39.  \} 
40. 
41. \}

测试类：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Test \{ 
2.  
3.  **public****static****void** main(String\[\] args) \{ 
4.   Collection collection = **new** MyCollection(); 
5.   Iterator it = collection.iterator(); 
6.  
7.  **while**(it.hasNext())\{ 
8.   System.out.println(it.next()); 
9.   \} 
10.  \} 
11. \}

输出：A B C D E

此处我们貌似模拟了一个集合类的过程，感觉是不是很爽？其实JDK中各个类也都是这些基本的东西，加一些设计模式，再加一些优化放到一起的，只要我们把这些东西学会了，掌握好了，我们也可以写出自己的集合类，甚至框架！

**17、责任链模式（Chain of Responsibility）**  
接下来我们将要谈谈责任链模式，有多个对象，每个对象持有对下一个对象的引用，这样就会形成一条链，请求在这条链上传递，直到某一对象决定处理该请求。但是发出者并不清楚到底最终那个对象会处理该请求，所以，责任链模式可以实现，在隐瞒客户端的情况下，对系统进行动态的调整。先看看关系图：

[![131716542.jpg][]][131716542.jpg]

Abstracthandler类提供了get和set方法，方便MyHandle类设置和修改引用对象，MyHandle类是核心，实例化后生成一系列相互持有的对象，构成一条链。

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****interface** Handler \{ 
2.  **public****void** operator(); 
3.  \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****abstract****class** AbstractHandler \{ 
2.  
3.  **private** Handler handler; 
4.  
5.  **public** Handler getHandler() \{ 
6.  **return** handler; 
7.   \} 
8.  
9.  **public****void** setHandler(Handler handler) \{ 
10. **this**.handler = handler; 
11.  \} 
12. 
13. \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** MyHandler **extends** AbstractHandler **implements** Handler \{ 
2.  
3.  **private** String name; 
4.  
5.  **public** MyHandler(String name) \{ 
6.  **this**.name = name; 
7.   \} 
8.  
9.  @Override
10. **public****void** operator() \{ 
11.  System.out.println(name+"deal!"); 
12. **if**(getHandler()!=**null**)\{ 
13.  getHandler().operator(); 
14.  \} 
15.  \} 
16. \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Test \{ 
2.  
3.  **public****static****void** main(String\[\] args) \{ 
4.   MyHandler h1 = **new** MyHandler("h1"); 
5.   MyHandler h2 = **new** MyHandler("h2"); 
6.   MyHandler h3 = **new** MyHandler("h3"); 
7.  
8.   h1.setHandler(h2); 
9.   h2.setHandler(h3); 
10. 
11.  h1.operator(); 
12.  \} 
13. \}

输出：

h1deal!  
h2deal!  
h3deal!

此处强调一点就是，链接上的请求可以是一条链，可以是一个树，还可以是一个环，模式本身不约束这个，需要我们自己去实现，同时，在一个时刻，命令只允许由一个对象传给另一个对象，而不允许传给多个对象。

**18、命令模式（Command）**

命令模式很好理解，举个例子，司令员下令让士兵去干件事情，从整个事情的角度来考虑，司令员的作用是，发出口令，口令经过传递，传到了士兵耳朵里，士兵去执行。这个过程好在，三者相互解耦，任何一方都不用去依赖其他人，只需要做好自己的事儿就行，司令员要的是结果，不会去关注到底士兵是怎么实现的。我们看看关系图：

[![131728163.jpg][]][131728163.jpg]

Invoker是调用者（司令员），Receiver是被调用者（士兵），MyCommand是命令，实现了Command接口，持有接收对象，看实现代码：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****interface** Command \{ 
2.  **public****void** exe(); 
3.  \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** MyCommand **implements** Command \{ 
2.  
3.  **private** Receiver receiver; 
4.  
5.  **public** MyCommand(Receiver receiver) \{ 
6.  **this**.receiver = receiver; 
7.   \} 
8.  
9.  @Override
10. **public****void** exe() \{ 
11.  receiver.action(); 
12.  \} 
13. \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Receiver \{ 
2.  **public****void** action()\{ 
3.   System.out.println("command received!"); 
4.   \} 
5.  \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Invoker \{ 
2.  
3.  **private** Command command; 
4.  
5.  **public** Invoker(Command command) \{ 
6.  **this**.command = command; 
7.   \} 
8.  
9.  **public****void** action()\{ 
10.  command.exe(); 
11.  \} 
12. \}

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **public****class** Test \{ 
2.  
3.  **public****static****void** main(String\[\] args) \{ 
4.   Receiver receiver = **new** Receiver(); 
5.   Command cmd = **new** MyCommand(receiver); 
6.   Invoker invoker = **new** Invoker(cmd); 
7.   invoker.action(); 
8.   \} 
9.  \}

输出：command received!

这个很哈理解，命令模式的目的就是达到命令的发出者和执行者之间解耦，实现请求和执行分开，熟悉Struts的同学应该知道，Struts其实就是一种将请求和呈现分离的技术，其中必然涉及命令模式的思想！

本篇暂时就到这里，因为考虑到将来博文会不断的更新，不断的增加新内容，所以当前篇幅不易过长，以便大家阅读，所以接下来的放到另一篇里。敬请关注！

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[131906634.jpg]: /images/20220717/fb9d4e3c7b3848758609d47c1a7dee6d.png
[131716542.jpg]: /images/20220717/cd6913a7a6e54420b1f5b081ed51051f.png
[131728163.jpg]: /images/20220717/decf1713347d42dba4177a4b0cb0c38c.png