原来这些设计模式的理念都是相同的

    科技2023-11-08  107

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    每日英文

    Destiny is responsible for shuffle, play CARDS is myself, Letter, follow fate walk, don't phase is destiny dragged walk; Life is not a rehearsal, every day is live! 

    命运负责洗牌,玩牌的是自己;相信命运跟着命运走,不相信命运被命运拖着走;人生没有彩排,每天都是现场直播!

    每日掏心话

    我为自己的心感到骄傲。它曾受玩弄,曾经心焦,曾遭破碎,却依然鲜活跳动。

    来自:唐子玄 | 责编:乐乐

    链接:juejin.im/user/5771d75d2e958a0078f97976

    程序员小乐(ID:study_tech)第 1014 次推文

    往日回顾:#北工大#男生自宫事件? 太狠了!称性欲影响学业,最新情况...

         

       正文   

    虽然不同的设计模式解决的问题各不相同,但从一个更高的抽象层次来看,它们通过相同的手段来实现相同的目的。本文将以更抽象的视角剖析工厂模式、策略模式、模版方法模式,以及这些模式所遵循的设计原则。先用一句话总结它们的共同点:

    它们增加了一层抽象将变化封装起来,然后对抽象编程,并利用多态应对变化。

    /   工厂模式   /

    变化是什么

    对工厂模式来说,变化就是构建对象的方式,举个例子:

    public class PizzaStore{     public Pizza orderPizza(String type){         Pizza pizza ;         //构建具体pizza对象         if(type.equals("cheese")){             pizza = new CheesePizza();         }else if(type.equals("bacon")){             pizza = new BaconPizza();         }         //使用pizza对象         pizza.prepare();         pizza.bake();         return pizza ;     } }

    抽象的反义词是具体,对于工厂模式,具体就是用new来构建对象。这样做的后果是PizzaStore不仅需要引入具体的Pizza类,而且和构建Pizza的细节耦合在一起。

    如果PizzaStore一辈子只做这两种Pizza,上面的代码就很好,不需要重构。但如果需要新增Pizza类型,就不得不修改orderPizza(),向其中增加if-else。

    如何应对变化

    通过将变化封装在一层新的抽象中,实现了上层代码和变化的隔离,达到解耦的目的。对于工厂模式来说,新建的抽象叫做工厂,它将对象的构建和对象的使用分隔开,让使用对象的代码不依赖于构建对象的细节。

    解耦的好处是:“当变化发生时上层代码不需要改动”,这句话也可以表达成:“在不修改既有代码的情况下扩展功能”。这就是著名的 “开闭原则” 。

    “对修改关闭”的意思是:当需要为类扩展功能时,不要想着去修改类的既有代码,这是不允许的!为啥不允许?因为既有代码是由数位程序员的努力,历经了多个版本的迭代,好不容易才得到的正确代码。其中蕴含着博大精深的知识,和你不曾了解的细节,修改它一定会出bug的!

    “对扩展开放”的意思是:类的代码应该具备良好的抽象,使得扩展类的时候,不需要修改类的既有代码。

    现实的问题来了,如果项目中的既有类不具备扩展性,甚至是牵一发动全身的那种类。在一个时间较紧的迭代中需要往里添加新功能,你会怎么做?是违背“对修改关闭”,还是咬牙重构?(欢迎讨论~~)

    三种封装变化方式

    1.简单工厂模式

    既然目的是消除orderPizza()中构建具体pizza的细节,那最直接的做法是,将他们提取出来放到另一个类中:

    public class PizzaFactory{     public static Pizza createPizza(String type){         Pizza pizza ;         if(type.equals("cheese")){             pizza = new CheesePizza();         }else if(type.equals("bacon")){             pizza = new BaconPizza();         }         return pizza ;     } }

    然后使用Pizza的代码就变成:

    public class PizzaStore{     public Pizza orderPizza(String type){         Pizza pizza = PizzaFactory.createPizza(type);         pizza.prepare();         pizza.bake();         return pizza ;     } }

    等等,这和我们平时将一段常用代码抽离出来放到Util类中有什么区别吗?

    是的,没有任何区别。从严格意义上说,这不是一个设计模式,更像是一种编程习惯。虽然只是代码搬家,但这种习惯的好处是:它隐藏了构建对象的细节,因为构建对象是经常会发生变化的,所以它还封装了变化,最后它还可以被复用,比如菜单类也需要构建 pizza 对象并获取他们的价格。

    使用静态方法是这类封装常用的技巧,它的好处是不需要新建工厂对象就可以实现调用,但缺点是不具备扩展性(静态方法不能被重写)。

    2.工厂方法模式

    简单工厂模式中,工厂能够构建几种对象是在编译之前就定义好的,如果想要新增另一种新对象,必须修改既有的工厂类。这不符合开闭原则。所以简单工厂模式对于新增对象类型这个场景来说显得不够有弹性。

    有没有办法不修改既有类就新增对象类型?

    工厂方法模式就可以做到,因为它采用了继承:

    //抽象pizza店 public abstract class PizzaStore{     public Pizza orderPizza(String type){         Pizza pizza = createPizza(type);         pizza.prepare();         pizza.bake();         return pizza ;     }     //不同地区的pizza店可以推出地方特色的pizza     protected abstract Pizza createPizza(String type) ; } //A商店提供芝士和培根两种pizza public class PizzaStoreA extends PizzaStore{     @Override     protected Pizza createPizza(String type){         Pizza pizza ;         if(type.equals("cheese")){             pizza = new CheesePizza();         }else if(type.equals("bacon")){             pizza = new BaconPizza();         }         return pizza ;     } }

    简单工厂模式将构建对象的细节封装在一个静态方法中(静态方法无法被继承),而工厂方法模式将其封装在一个抽象方法中,这样子类可以通过重写抽象方法新增 pizza。

    现在是介绍另一个设计原则的绝佳时机,它就是 “依赖倒置原则” :上层组件不能依赖下层组件,并且它们都不能依赖具体,而应该依赖抽象。

    上面的例子中PizzaStore是上层组件,CheesePizza是下层组件,如果直接在PizzaStore中构建CheesePizza就违反了依赖倒置原则,经过工厂模式的重构,PizzaStore依赖于Pizza这个抽象,同时CheesePizza也依赖于这个抽象。所以违反依赖倒置会让代码缺乏弹性,不易扩展。

    Android 中RecyclerView.Adapter就运用了工厂方法模式:

    public abstract static class Adapter<VH extends ViewHolder> {     //封装了各式各样ViewHolder的构建细节,延迟实现构建细节到子类中     public abstract VH onCreateViewHolder(ViewGroup parent, int viewType); }

    3.抽象工厂模式

    如果需要构建一组对象怎么办?

    抽象工厂模式用来处理这种情况,它将构建一组对象的细节封装在一个接口中:

    //抽象原料工厂(原材料构建者) public interface IngredientFactory{     void Flour createFlour() ;     void Sause createSause(); } //原材料使用者 public class Pizza{     private Flour flour;     private Sause sause;     //使用组合持有构建者     private IngredientFactory factory;     //注入一个具体构建者     //同一种pizza,在不同地区可能会有不同口味     //那是因为虽然用的是同类原材料(抽象),当产地不同味道就不同(具体)     public Pizza(IngredientFactory factory){         this.factory = factory;     }     //使用具体工厂构建原材料(发生多态的地方)     public void prepare(){         flour = factory.createFlour();         sause = factory.createSause();     }     public void bake(){}     public void cut(){} } //具体工厂 public class FactoryA implements IngredientFactory{     public Flour createFlour(){         return new FlourA();     }     public Sause createSause(){         return new SauseA();     } } //构建pizza的时候传入具体工厂 public class PizzaStoreA extends PizzaStore{     @Override     protected Pizza createPizza(String type){         Pizza pizza ;         FactoryA factory = new FactoryA();         if(type.equals("cheese")){             pizza = new CheesePizza(factory);         }else if(type.equals("bacon")){             pizza = new BaconPizza(factory);         }         return pizza ;     } }

    如果地区B开了一家新pizza店,只需要新建FactoryB并在其中定义地区B原材料的构建方式,然后传入Pizza类,整个过程不需要修改Pizza基类。

    抽象工厂模式 和 工厂方法模式 的区别在于:

    前者适用于构建多个对象,并且使用组合。

    后者适用于构建单个对象,并且使用继承。

    /   策略模式   /

    变化是什么

    对策略模式来说,变化就是一组行为,举个例子:

    public class Robot{     public void onStart(){         goWorkAt9Am();     }     public void onStop(){         goHomeAt9Pm();     } }

    机器人每天早上9点工作。晚上9点回家。公司推出了两款新产品,一款早上8点开始工作,9点回家。另一款早上9点工作,10点回家。

    面对这样的行为变化,继承是可以解决问题的,不过你需要新建两个Robot的子类,重载一个子类的onStart(),重载另一个子类的onStop()。如果每次行为变更都通过继承来解决,那子类的数量就会越来越多(膨胀的子类)。更重要的是,添加增子类是在编译时新增行为, 有没有办法可以在运行时动态的修改行为?

    如何应对变化

    通过将变化的行为封装在接口中,就可以实现动态修改:

    //抽象行为 public interface Action{     void doOnStart();     void doOnStop(); } public class Robot{     //使用组合持有抽象行为     private Action action;     //动态改变行为     public void setAction(Action action){         this.action = action;     }     public void onStart(){         if(action!=null){             action.doOnStart();         }     }     public void onStop(){         if(action!=null){             action.doOnStop();         }     } } //具体行为1 public class Action1 implements Action{     public void doOnStart(){         goWorkAt8Am();     }     public void doOnStop(){         goHomeAt9Pm();     } } //具体行为2 public class Action2 implements Action{     public void doOnStart(){         goWorkAt9Am();     }     public void doOnStop(){         goHomeAt10Pm();     } } //将具体行为注入行为使用者(运行时动态改变) public class Company{     public static void main(String[] args){         Robot robot1 = new Robot();         robot1.setAction(robot1);         Robot robot2 = new Robot();         robot2.setAction(robot2);     } }

    策略模式将具体的行为和行为的使用者隔离,这样的好处是,当行为发生变化时,行为的使用者不需要变动。

    Android 中的各种监听器都采用了策略模式,比如:

    public class RecyclerView{     //使用组合持有抽象滚动行为     private List<OnScrollListener> mScrollListeners;     //抽象滚动行为     public abstract static class OnScrollListener {         public void onScrollStateChanged(RecyclerView recyclerView, int newState){}         public void onScrolled(RecyclerView recyclerView, int dx, int dy){}     }     //动态修改滚动行为     public void addOnScrollListener(OnScrollListener listener) {         if (mScrollListeners == null) {             mScrollListeners = new ArrayList<>();         }         mScrollListeners.add(listener);     }     //使用滚动行为     void dispatchOnScrollStateChanged(int state) {         if (mLayout != null) {             mLayout.onScrollStateChanged(state);         }         onScrollStateChanged(state);         if (mScrollListener != null) {             mScrollListener.onScrollStateChanged(this, state);         }         if (mScrollListeners != null) {             for (int i = mScrollListeners.size() - 1; i >= 0; i--) {                 mScrollListeners.get(i).onScrollStateChanged(this, state);             }         }     } }

    列表滚动后的行为各不相同,所以使用抽象类将其封装起来(其实和接口是一样的)。

    策略模式的实战应用可以点击这里

    juejin.im/post/5ce0e55ae51d451075366eeb

    /   模板方法模式  /

    变化是什么

    从严格意义上讲,模版方法模式并不能套用开篇的那句话:“它们增加了一层抽象将变化封装起来,然后对抽象编程,并利用多态应对变化”。因为如果这样说,就是在强调目的是 “应对变化” 。但模版方法的目的更像是 “复用算法”,虽然它也有应对变化的成分。

    对模版方法模式来说,变化就是算法的某个步骤,举个例子:

    public class View{     public void draw(Canvas canvas) {         ...         // skip step 2 & 5 if possible (common case)         if (!verticalEdges && !horizontalEdges) {             // Step 3, draw the content             if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);             // Step 4, draw the children             dispatchDraw(canvas);             drawAutofilledHighlight(canvas);             // Overlay is part of the content and draws beneath Foreground             if (mOverlay != null && !mOverlay.isEmpty()) {                 mOverlay.getOverlayView().dispatchDraw(canvas);             }             // Step 6, draw decorations (foreground, scrollbars)             onDrawForeground(canvas);             // Step 7, draw the default focus highlight             drawDefaultFocusHighlight(canvas);             if (debugDraw()) {                 debugDrawFocus(canvas);             }             // we’re done...             return;         }         ...     }     protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {     } }

    节选了View.draw()方法中的某一片段,从注释中可以看出draw()定义了一个绘图的算法框架,一共有七个步骤,所有步骤都被抽象成一个方法,其中的变化在于,每个步骤对于不同类型的View都可能是不同的。所以为了让不同View复用这套算法框架,就把它定义在了父类中,子类可以通过重写某一个步骤来定义不同的行为。

    模版方法模式一种常用的重构方法,它将子类的共用逻辑抽象到父类中,并将子类特有子逻辑设计成抽象方法供子类重写。

    对比

    模版方法模式 vs 工厂方法模式

    从代码层面看,模版方法的实现方式和工厂方法模式几乎一样,都是通过子类重写父类的方法。唯一的不同是,工厂方法模式父类中的方法必须是抽象的,也就是说强制子类实现,因为子类不实现父类就无法工作。而模版方法模式父类中的方法可以是不抽象的,也就是说子类可以不实现,父类照样能工作。这种在父类中空实现的方法有一个专门的名字叫 “hook(钩子)” ,钩子的存在,可以让子类有能力对算法的流程进行控制,比如ViewGroup.onInterceptTouchEvent()。

    模版方法模式 vs 策略模式

    从产出来看,模版方法模式和策略模式是一个阵营的,因为他们产出的都是一组行为(算法),而工厂模式产出的是一个对象。但它们俩对算法的控制力不同,策略模式可以轻松的替换掉整个算法,而模版方法模式只能替换掉算法中的某个步骤。从代码层面来看,它们的实现方式也不同,策略模式使用组合,而模版方法模式使用继承。组合比继承更具有弹性,因为它可以在运行时动态的替换行为。

    /   后续  /

    《Head First》是一本让我对设计模式理解升级的书,强烈推荐(本篇中工厂模式的例子摘自其中)。

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