创建者模式

4.2 工厂模式

4.2.1 概述

需求：设计一个咖啡店点餐系统。

设计一个咖啡类（Coffee），并定义其两个子类（美式咖啡【AmericanCoffee】和拿铁咖啡【LatteCoffee】）；再设计一个咖啡店类（CoffeeStore），咖啡店具有点咖啡的功能。
具体类的设计如下：

image.png
image.png
在java中，万物皆对象，这些对象都需要创建，如果创建的时候直接new该对象，就会对该对象耦合严重，假如我们要更换对象，所有new对象的地方都需要修改一遍，这显然违背了软件设计的开闭原则。如果我们使用工厂来生产对象，我们就只和工厂打交道就可以了，彻底和对象解耦，如果要更换对象，直接在工厂里更换该对象即可，达到了与对象解耦的目的；所以说，工厂模式最大的优点就是：解耦。
在本教程中会介绍三种工厂的使用

  • 简单工厂模式（不属于GOF的23种经典设计模式）
  • 工厂方法模式

  • 抽象工厂模式

    4.2.2 简单工厂模式

    简单工厂不是一种设计模式，反而比较像是一种编程习惯。

    4.2.2.1 结构

    简单工厂包含如下角色：

  • 抽象产品 ：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。

  • 具体产品 ：实现或者继承抽象产品的子类
  • 具体工厂 ：提供了创建产品的方法，调用者通过该方法来获取产品。

    4.2.2.2 实现

    现在使用简单工厂对上面案例进行改进，类图如下：
    image.png

    6.2 策略模式

    核心是定义接口，将公共的行为封装起来，具体的逻辑又封装到不同的策略类中，非常符合面向对象的思想模式

6.2.1 概述

先看下面的图片，我们去旅游选择出行模式有很多种，可以骑自行车、可以坐汽车、可以坐火车、可以坐飞机。
image.png
作为一个程序猿，开发需要选择一款开发工具，当然可以进行代码开发的工具有很多，可以选择Idea进行开发，也可以使用eclipse进行开发，也可以使用其他的一些开发工具。
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定义：
该模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的变化不会影响使用算法的客户。策略模式属于对象行为模式，它通过对算法进行封装，把使用算法的责任和算法的实现分割开来，并委派给不同的对象对这些算法进行管理。

6.2.2 结构

策略模式的主要角色如下：

  • 抽象策略（Strategy）类：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体策略类所需的接口。
  • 具体策略（Concrete Strategy）类：实现了抽象策略定义的接口，提供具体的算法实现或行为。
  • 环境（Context）类：持有一个策略类的引用，最终给客户端调用。

    6.2.3 案例实现

    【例】促销活动
    一家百货公司在定年度的促销活动。针对不同的节日（春节、中秋节、圣诞节）推出不同的促销活动，由促销员将促销活动展示给客户。类图如下：
    image.png
    代码如下：
  1. public interface Strategy {
  2.     void show();
  3. }
  1. //为春节准备的促销活动A
  2. public class StrategyA implements Strategy {
  4.     public void show() {
  5.         System.out.println("买一送一");
  6.     }
  7. }
  9. //为中秋准备的促销活动B
  10. public class StrategyB implements Strategy {
  12.     public void show() {
  13.         System.out.println("满200元减50元");
  14.     }
  15. }
  17. //为圣诞准备的促销活动C
  18. public class StrategyC implements Strategy {
  20.     public void show() {
  21.         System.out.println("满1000元加一元换购任意200元以下商品");
  22.     }
  23. }
  1. public class SalesMan {                        
  2.     //持有抽象策略角色的引用                              
  3.     private Strategy strategy;                 
  5.     public SalesMan(Strategy strategy) {       
  6.         this.strategy = strategy;              
  7.     }                                          
  9.     //向客户展示促销活动                                
  10.     public void salesManShow(){                
  11.         strategy.show();                       
  12.     }                                          
  13. }
  1. @Test
  2. public void test1(){
  3.     SalesMan salesMan = new SalesMan(new StrategyA());
  4.     salesMan.salesManShow();
  5. }

6.2.4 优缺点

  1. 优点：
  • 策略类之间可以自由切换由于策略类都实现同一个接口，所以使它们之间可以自由切换。
  • 易于扩展增加一个新的策略只需要添加一个具体的策略类即可，基本不需要改变原有的代码，符合“开闭原则“
  • 避免使用多重条件选择语句（if else），充分体现面向对象设计思想。
  1. 缺点：
  • 客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略类。

  • 策略模式将造成产生很多策略类，可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。

    6.2.5 使用场景

  • 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种时，可将每个算法封装到策略类中。

  • 一个类定义了多种行为，并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现，可将每个条件分支移入它们各自的策略类中以代替这些条件语句。
  • 系统中各算法彼此完全独立，且要求对客户隐藏具体算法的实现细节时。
  • 系统要求使用算法的客户不应该知道其操作的数据时，可使用策略模式来隐藏与算法相关的数据结构。

  • 多个类只区别在表现行为不同，可以使用策略模式，在运行时动态选择具体要执行的行为。

    6.2.6 JDK源码解析

    原装JDK源码解析Comparator中的策略模式。在Arrays类中有一个 sort() 方法，如下：

    1. public class Arrays{
    2.   public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {
    3.       if (c == null) {
    4.           sort(a);
    5.       } else {
    6.           if (LegacyMergeSort.userRequested)
    7.               legacyMergeSort(a, c);
    8.           else
    9.               TimSort.sort(a, 0, a.length, c, null, 0, 0);
    10.       }
    11.   }
    12. }

    Arrays就是一个环境角色类，这个sort方法可以传一个新策略让Arrays根据这个策略来进行排序。就比如下面的测试类。

    1. public class demo {
    2.   public static void main(String[] args) {
    4.       Integer[] data = {12, 2, 3, 2, 4, 5, 1};
    5.       // 实现降序排序
    6.       Arrays.sort(data, new Comparator<Integer>() {
    7.           public int compare(Integer o1, Integer o2) {
    8.               return o2 - o1;
    9.           }
    10.       });
    11.       System.out.println(Arrays.toString(data)); //[12, 5, 4, 3, 2, 2, 1]
    12.   }
    13. }

    这里我们在调用Arrays的sort方法时，第二个参数传递的是Comparator接口的子实现类对象。所以Comparator充当的是抽象策略角色，而具体的子实现类充当的是具体策略角色。环境角色类（Arrays）应该持有抽象策略的引用来调用。那么，Arrays类的sort方法到底有没有使用Comparator子实现类中的 compare() 方法吗？让我们继续查看TimSort类的 sort() 方法，代码如下：

    1. class TimSort<T> {
    2.   static <T> void sort(T[] a, int lo, int hi, Comparator<? super T> c,
    3.                        T[] work, int workBase, int workLen) {
    4.       assert c != null && a != null && lo >= 0 && lo <= hi && hi <= a.length;
    6.       int nRemaining  = hi - lo;
    7.       if (nRemaining < 2)
    8.           return;  // Arrays of size 0 and 1 are always sorted
    10.       // If array is small, do a "mini-TimSort" with no merges
    11.       if (nRemaining < MIN_MERGE) {
    12.           int initRunLen = countRunAndMakeAscending(a, lo, hi, c);
    13.           binarySort(a, lo, hi, lo + initRunLen, c);
    14.           return;
    15.       }
    16.       ...
    17.   }   
    19.   private static <T> int countRunAndMakeAscending(T[] a, int lo, int hi,Comparator<? super T> c) {
    20.       assert lo < hi;
    21.       int runHi = lo + 1;
    22.       if (runHi == hi)
    23.           return 1;
    25.       // Find end of run, and reverse range if descending
    26.       if (c.compare(a[runHi++], a[lo]) < 0) { // Descending
    27.           while (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) < 0)
    28.               runHi++;
    29.           reverseRange(a, lo, runHi);
    30.       } else {                              // Ascending
    31.           while (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) >= 0)
    32.               runHi++;
    33.       }
    35.       return runHi - lo;
    36.   }
    37. }

    上面的代码中最终会跑到 countRunAndMakeAscending() 这个方法中。我们可以看见，只用了compare方法，所以在调用Arrays.sort方法只传具体compare重写方法的类对象就行，这也是Comparator接口中必须要子类实现的一个方法。 三方JDK源码解析image.png
    ThreadPoolExecutor：相当于环境类
    RejectedExecutionHandler：抽象的接口
    下面定义了四个执行策略，构造方法的时候需要将策略传到环境类中，当然是需要客户端来指定的，这样环境类就可以根据不同的算法实现不同的策略