Day321.策略模式&职责链模式 -Java设计模式

Posted 2021-08-04 阿昌喜欢吃黄桃

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Day321.策略模式&职责链模式 -Java设计模式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

策略模式

将原本继承的方式，换成组合、聚合，让算法变化(策略)与算法客户(对象)分离

一、编写鸭子项目，具体要求如下:

1)有各种鸭子(比如野鸭、北京鸭、水鸭等，鸭子有各种行为，比如叫、飞行等)

2)显示鸭子的信息

二、传统方案解决鸭子问题的分析和代码实现

1)传统的设计方案(类图)

2)类图

3)代码实现

Duck抽象类

public abstract class Duck {
    public Duck() {}
    
    public abstract void display();//显示鸭子信息
    
    public void quack() {
        System.out.println("鸭子嘎嘎叫~~");
    }

    public void swim() {
        System.out.println("鸭子会游泳~~");
    }

    public void fly() {
        System.out.println("鸭子会飞翔~~~");
    }
}

PekingDuck

public class PekingDuck extends Duck {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("~~北京鸭~~~");
    }

    //因为北京鸭不能飞翔，因此需要重写 fly 
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("北京鸭不能飞翔");
    }
}

ToyDuck

public class ToyDuck extends Duck{
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("玩具鸭");
    }
    
    //需要重写父类的所有方法 
    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("玩具鸭不会飞翔~~~");
    }
    
}

WildDuck

public class WildDuck extends Duck {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println(" 这是野鸭 ");
    }
}

三、传统的方式实现的问题分析和解决方案

1)其它鸭子，都继承了 Duck 类，所以 fly 让所有子类都会飞了，这是不正确的

2)上面说的 1 的问题，其实是继承带来的问题：对类的局部改动，尤其超类的局部改动，会影响其他部分。如果基类改变，那么就会有溢出效应

3)为了改进 1 问题，我们可以通过覆盖 fly 方法来解决 => 覆盖解决

4)问题又来了，如果我们有一个玩具鸭子 ToyDuck, 这样就需要 ToyDuck 去覆盖 Duck 的所有实现的方法 ===> 解决思路 -》策略模式 (strategy pattern)

我们的子类需要用到基类的内容，但又不想重写那么就可以使用策略模式

四、策略模式基本介绍

1)策略模式（Strategy Pattern）中， 定义算法族（策略组），分别封装起来，让他们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户

2)这算法体现了几个设计原则：

第一、把变化的代码从不变的代码中分离出来；
第二、针对接口编程而不是具体类（定义了策略接口）；
第三、多用组合/聚合，少用继承（客户通过组合方式使用策略）。

五、类图

说明：

从上图可以看到，客户 context 有成员变量 strategy 或者其他的策略接口,至于需要使用到哪个策略，我们可以在构造器中指定

六、策略模式解决鸭子问题

1)应用实例要求

编写程序完成前面的鸭子项目，要求使用策略模式

2)思路分析(类图)

抽象鸭子每一个动作为一个行为接口（策略接口），鸭子生物抽象一个抽象类（content类）

策略模式：

分别封装行为接口，实现算法族，超类里放行为接口对象，在子类里具体设定行为对象。原则就是：分离变化部分，封装接口，基于接口编程各种功能。此模式让行为的变化独立于算法的使用者

3)代码实现

BadFlyBehavior

public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(" 飞翔技术一般 ");
    }
}

主函数

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        WildDuck wildDuck = new WildDuck(); 
        wildDuck.fly();//
        ToyDuck toyDuck = new ToyDuck(); 
        toyDuck.fly();
        PekingDuck pekingDuck = new PekingDuck(); 
        pekingDuck.fly();

        //动态改变某个对象的行为, 北京鸭 不能飞
        pekingDuck.setFlyBehavior(new NoFlyBehavior());
        System.out.println("北京鸭的实际飞翔能力");
        pekingDuck.fly();
    }
}

Duck抽象类

public abstract class Duck {
    //属性, 策略接口
    FlyBehavior flyBehavior;//聚合关系
    //其它属性<->策略接口
    QuackBehavior quackBehavior;

    public Duck() {}
    public abstract void display();//显示鸭子信息
    public void quack() {
        System.out.println("鸭子嘎嘎叫~~");
    }

    public void swim() {
        System.out.println("鸭子会游泳~~");
    }

    public void fly() {
        //改进
        if(flyBehavior != null) { 
            flyBehavior.fly();
        }
    }
    
    public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior) { 
        this.flyBehavior = flyBehavior;
    }

    public void setQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior) { 
        this.quackBehavior = quackBehavior;
    }
}

FlyBehavior接口，鸭子飞翔策略接口

public interface FlyBehavior {
    void fly(); //  子类具体实现
}

GoodFlyBehavior

public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~");
    }
}

NoFlyBehavior

public class NoFlyBehavior implements FlyBehavior{
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(" 不会飞翔	");
    }
}

PekingDuck

public class PekingDuck extends Duck {
    //假如北京鸭可以飞翔，但是飞翔技术一般 
    public PekingDuck() {
        flyBehavior = new BadFlyBehavior();
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("~~北京鸭~~~");
    }
}

QuackBehavior鸭叫抽象类，鸭子叫的策略接口

public interface QuackBehavior { 
    void quack();//子类实现
}

ToyDuck

public class ToyDuck extends Duck{
    public ToyDuck() {
        flyBehavior = new NoFlyBehavior();
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("玩具鸭");
    }
    
    //需要重写父类的所有方法 
    public void quack() {
        System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
    }

    public void swim() {
        System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
    }
}

WildDuck

public class WildDuck extends Duck {
    //构造器，传入 FlyBehavor 的对象
    public	WildDuck() {
        flyBehavior = new GoodFlyBehavior();
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println(" 这是野鸭 ");
    }
}

七、策略模式的注意事项和细节

1)策略模式的关键是：分析项目中变化部分与不变部分

2)策略模式的核心思想是：多用组合/聚合少用继承；用行为类组合，而不是行为的继承。更有弹性

3)体现了“对修改关闭，对扩展开放”原则，客户端增加行为不用修改原有代码，只要添加一种策略（或者行为）即可，避免了使用多重转移语句（if…else if…else）

4)提供了可以替换继承关系的办法：策略模式将算法封装在独立的 Strategy 类中使得你可以独立于其 Context 改变它，使它易于切换、易于理解、易于扩展

5)需要注意的是：每添加一个策略就要增加一个类，当策略过多是会导致类数目庞，类爆炸

职责链模式

避免通过if/elseif/else，来大量耦合代码，使用链路环形调用，每一个处理者处理，不能处理就交给下一个处理

一、学校 OA 系统的采购审批项目需求

采购员采购教学器材

1)如果金额小于等于 5000, 由教学主任审批（0<=x<=5000）

2)如果金额小于等于 10000, 由院长审批 (5000<x<=10000)

3)如果金额小于等于 30000, 由副校长审批 (10000<x<=30000)

4)如果金额超过 30000 以上，有校长审批 ( 30000<x)

请设计程序完成采购审批项目

二、设计方案(类图)

三、传统方案解决 OA 系统审批问题分析

1)传统方式是：接收到一个采购请求后，根据采购金额来调用对应的 Approver (审批人)完成审批。

2)传统方式的问题分析 : 客户端这里会使用到 分支判断(比如 switch)来对不同的采购请求处理，这样就存在如下问题 (1) 如果各个级别的人员审批金额发生变化，在客户端的也需要变化 (2) 客户端必须明确的知道有多少个审批级别和访问

3)这样对一个采购请求进行处理和 Approver (审批人) 就存在强耦合关系，不利于代码的扩展和维护

4)解决方案 =》 职责链模式

四、职责链模式基本介绍

基本介绍

职责链模式（Chain of Responsibility Pattern）, 又叫责任链模式，为请求创建了一个接收者对象的链(简单示意图)。这种模式对请求的发送者和接收者进行解耦。

2)职责链模式通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求，那么它会把相同的请求传给下一个接收者，依此类推。

这种类型的设计模式属于行为型模式

五、职责链模式的原理类图

对原理类图的说明-即(职责链模式的角色及职责)

1)Handler : 抽象的处理者, 定义了一个处理请求的接口, 同时包含另外 Handler

2)ConcreteHandlerA , B ：是具体的处理者, 处理它自己负责的请求，可以访问它的后继者(即下一个处理者), 如果可以处理当前请求，则处理，否则就将该请求交个后继者去处理，从而形成一个职责链

3)Request ：含义很多属性，表示一个请求

六、职责链模式解决 OA 系统采购审批

1)应用实例要求

编写程序完成学校 OA 系统的采购审批项目：需求采购员采购教学器材

如果金额小于等于 5000, 由教学主任审批如果金额小于等于 10000, 由院长审批

如果金额小于等于 30000, 由副校长审批如果金额超过 30000 以上，有校长审批

2)思路分析和图解(类图)

3)代码实现

Approver抽象类，请求处理人员抽象类

public abstract class Approver {
    Approver approver;	//下一个处理者 
    String name; // 处理人名

    public Approver(String name) {
        this.name = name;
    }

    //设置下一个处理者
    public void setApprover(Approver approver) { 
        this.approver = approver;
    }

    //处理审批请求的方法，得到一个请求结果, 处理是由子类完成，因此该方法做成抽象
    public abstract void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest);
}

主函数

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个请求
        PurchaseRequest purchaseRequest = new PurchaseRequest(1, 31000, 1);

        //创建相关的审批人
        DepartmentApprover departmentApprover = new DepartmentApprover("张主任"); 
        CollegeApprover collegeApprover = new CollegeApprover("李院长");

        ViceSchoolMasterApprover viceSchoolMasterApprover = new ViceSchoolMasterApprover("王副校"); 
        SchoolMasterApprover schoolMasterApprover = new SchoolMasterApprover("佟校长");

        //需要将各个审批级别的下一个设置好 (处理人构成环形: ) 
		//构成环形,构成环形,构成环形,构成环形,构成环形,构成环形!!!
        //保证不会报NOP!!!
        departmentApprover.setApprover(collegeApprover); 
        collegeApprover.setApprover(viceSchoolMasterApprover); 
        viceSchoolMasterApprover.setApprover(schoolMasterApprover); 
        schoolMasterApprover.setApprover(departmentApprover);


        departmentApprover.processRequest(purchaseRequest); 
    }
}

环装处理！！！！

CollegeApprover

public class CollegeApprover extends Approver {
    public CollegeApprover(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if(purchaseRequest.getPrice() < 5000 && purchaseRequest.getPrice() <= 10000) {
            System.out.println(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
        }else {
            //处理不了，就交给下一个处理者
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

DepartmentApprover系处理者

public class DepartmentApprover extends Approver {
    public DepartmentApprover(String name) {
        super(name);
    }
    
    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if(purchaseRequest.getPrice() <= 5000) {
            System.out.println(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
        }else {
            //处理不了，就交给下一个处理者
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

PurchaseRequest请求类

//请求类
public class PurchaseRequest {
    private int type = 0; //请求类型
    private float price = 0.0f; //请求金额
    private int id = 0;
    //构造器
    public PurchaseRequest(int type, float price, int id) { 
        this.type = type;
        this.price = price;
        this.id = id;
    }
    
    public int getType() { 
        return type;
    }
    
    public float getPrice() { 
        return price;
    }
    
    public int getId() { 
        return id;
    }
}

SchoolMasterApprover

public class SchoolMasterApprover extends Approver {
    public SchoolMasterApprover(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if(purchaseRequest.getPrice() > 30000) {
            System.out.println(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
        }else {
            //处理不了，就交给下一个处理者
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
    
}

ViceSchoolMasterApprover

public class ViceSchoolMasterApprover extends Approver {
    public ViceSchoolMasterApprover(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if(purchaseRequest.getPrice() < 10000 && purchaseRequest.getPrice() <= 30000) {
            System.out.println(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
        }else {
            //处理不了，就交给下一个处理者
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
    
}

七、职责链模式的注意事项和细节

1)将请求和处理分开，实现解耦，提高系统的灵活性

2)简化了对象，使对象不需要知道链的结构

3)性能会受到影响，特别是在链比较长的时候，因此需控制链中最大节点数量，一般通过在 Handler 中设置一个最大节点数量，在 setNext()方法中判断是否已经超过阀值，超过则不允许该链建立，避免出现超长链无意识地破坏系统性能

4)调试不方便。采用了类似递归的方式，调试时逻辑可能比较复杂

5)最佳应用场景：

有多个对象可以处理同一个请求时，比如：多级请求、请假/加薪等审批流程、Java Web 中 Tomcat对 Encoding 的处理、拦截器。

这个处理不了，下个继续处理，知道没有处理器能处理就完了