java设计模式之结构模式

来源：互联网发布：建材进销存软件编辑：程序博客网时间：2024/05/22 03:11

一，外观模式（Facade）

Facade的定义: 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面.

Facade一个典型应用就是数据库JDBC的应用,如下例对数据库的操作:

public class DBCompare {

　　Connection conn = null;
　　PreparedStatement prep = null;
　　ResultSet rset = null;
　　try {
　　　　Class.forName( "<driver>" ).newInstance();
　　　　 conn = DriverManager.getConnection( "<database>" );
　　　　
　　　　 String sql = "SELECT * FROM <table> WHERE <column name> = ?";
　　　　 prep = conn.prepareStatement( sql );
　　　　 prep.setString( 1, "<column value>" );
　　　　 rset = prep.executeQuery();
　　　　 if( rset.next() ) {
　　　　　　　　System.out.println( rset.getString( "<column name" ) );
　　　　　}
　　} catch( SException e ) {
　　　　 e.printStackTrace();
　　} finally {
　　　　 rset.close();
　　　　 prep.close();
　　　　 conn.close();
　　}
}

上例是Jsp中最通常的对数据库操作办法.

在应用中,经常需要对数据库操作,每次都写上述一段代码肯定比较麻烦,需要将其中不变的部分提炼出来,做成一个接口,这就引入了facade外观对象.如果以后我们更换Class.forName中的<driver>也非常方便,比如从Mysql数据库换到Oracle数据库,只要更换facade接口中的driver就可以.

我们做成了一个Facade接口,使用该接口,上例中的程序就可以更改如下:

public class DBCompare {

　 String sql = "SELECT * FROM <table> WHERE <column name> = ?";　　

　　try {
　　　　Mysql msql=new mysql(sql);
　　　　 prep.setString( 1, "<column value>" );
　　　　 rset = prep.executeQuery();
　　　　 if( rset.next() ) {
　　　　　　　　System.out.println( rset.getString( "<column name" ) );
　　　　　}
　　} catch( SException e ) {
　　　　 e.printStackTrace();
　　} finally {
　　　　 mysql.close();
　　　　 mysql=null;
　　}
}

可见非常简单,所有程序对数据库访问都是使用改接口,降低系统的复杂性,增加了灵活性.

如果我们要使用连接池,也只要针对facade接口修改就可以.

由上图可以看出, facade实际上是个理顺系统间关系,降低系统间耦合度的一个常用的办法,也许你已经不知不觉在使用,尽管不知道它就是facade.

二，代理模式(Proxy)

理解并使用设计模式,能够培养我们良好的面向对象编程习惯,同时在实际应用中,可以如鱼得水,享受游刃有余的乐趣.

Proxy是比较有用途的一种模式,而且变种较多,应用场合覆盖从小结构到整个系统的大结构,Proxy是代理的意思,我们也许有代理服务器等概念,代理概念可以解释为:在出发点到目的地之间有一道中间层,意为代理.

设计模式中定义: 为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问.

为什么要使用Proxy?
1.授权机制不同级别的用户对同一对象拥有不同的访问权利,如Jive论坛系统中,就使用Proxy进行授权机制控制,访问论坛有两种人:注册用户和游客(未注册用户),Jive中就通过类似ForumProxy这样的代理来控制这两种用户对论坛的访问权限.

2.某个客户端不能直接操作到某个对象,但又必须和那个对象有所互动.
举例两个具体情况:
(1)如果那个对象是一个是很大的图片,需要花费很长时间才能显示出来,那么当这个图片包含在文档中时,使用编辑器或浏览器打开这个文档,打开文档必须很迅速,不能等待大图片处理完成,这时需要做个图片Proxy来代替真正的图片.

(2)如果那个对象在Internet的某个远端服务器上,直接操作这个对象因为网络速度原因可能比较慢,那我们可以先用Proxy来代替那个对象.

总之原则是,对于开销很大的对象,只有在使用它时才创建,这个原则可以为我们节省很多宝贵的Java内存. 所以,有些人认为Java耗费资源内存,我以为这和程序编制思路也有一定的关系.

如何使用Proxy?
以Jive论坛系统为例,访问论坛系统的用户有多种类型:注册普通用户论坛管理者系统管理者游客,注册普通用户才能发言;论坛管理者可以管理他被授权的论坛;系统管理者可以管理所有事务等,这些权限划分和管理是使用Proxy完成的.

Forum是Jive的核心接口,在Forum中陈列了有关论坛操作的主要行为,如论坛名称论坛描述的获取和修改,帖子发表删除编辑等.

在ForumPermissions中定义了各种级别权限的用户:

public class ForumPermissions implements Cacheable {

/**
* Permission to read object.
*/
public static final int READ = 0;

/**
* Permission to administer the entire sytem.
*/
public static final int SYSTEM_ADMIN = 1;

/**
* Permission to administer a particular forum.
*/
public static final int FORUM_ADMIN = 2;

/**
* Permission to administer a particular user.
*/
public static final int USER_ADMIN = 3;

/**
* Permission to administer a particular group.
*/
public static final int GROUP_ADMIN = 4;

/**
* Permission to moderate threads.
*/
public static final int MODERATE_THREADS = 5;

/**
* Permission to create a new thread.
*/
public static final int CREATE_THREAD = 6;

/**
* Permission to create a new message.
*/
public static final int CREATE_MESSAGE = 7;

/**
* Permission to moderate messages.
*/
public static final int MODERATE_MESSAGES = 8;

.....

public boolean isSystemOrForumAdmin() {
　　return (values[FORUM_ADMIN] || values[SYSTEM_ADMIN]);
}

.....

}

因此,Forum中各种操作权限是和ForumPermissions定义的用户级别有关系的,作为接口Forum的实现:ForumProxy正是将这种对应关系联系起来.比如,修改Forum的名称,只有论坛管理者或系统管理者可以修改,代码如下:

public class ForumProxy implements Forum {

private ForumPermissions permissions;
private Forum forum;
this.authorization = authorization;

public ForumProxy(Forum forum, Authorization authorization,
ForumPermissions permissions)
{
this.forum = forum;
this.authorization = authorization;
this.permissions = permissions;
}

.....

public void setName(String name) throws UnauthorizedException,
ForumAlreadyExistsException
{
　　//只有是系统或论坛管理者才可以修改名称
　　if (permissions.isSystemOrForumAdmin()) {
　　　　forum.setName(name);
　　}
　　else {
　　　　throw new UnauthorizedException();
　　}
}

...

}

而DbForum才是接口Forum的真正实现,以修改论坛名称为例:

public class DbForum implements Forum, Cacheable {
...

public void setName(String name) throws ForumAlreadyExistsException {

　　....

　　this.name = name;
　　//这里真正将新名称保存到数据库中
　　saveToDb();

　　....
}

...

}

凡是涉及到对论坛名称修改这一事件,其他程序都首先得和ForumProxy打交道,由ForumProxy决定是否有权限做某一样事情,ForumProxy是个名副其实的"网关","安全代理系统".

在平时应用中,无可避免总要涉及到系统的授权或安全体系,不管你有无意识的使用Proxy,实际你已经在使用Proxy了.

我们继续结合Jive谈入深一点,下面要涉及到工厂模式了,如果你不了解工厂模式,请看我的另外一篇文章:设计模式之Factory

我们已经知道,使用Forum需要通过ForumProxy,Jive中创建一个Forum是使用Factory模式,有一个总的抽象类ForumFactory,在这个抽象类中,调用ForumFactory是通过getInstance()方法实现,这里使用了Singleton(也是设计模式之一,由于介绍文章很多,我就不写了,看这里),getInstance()返回的是ForumFactoryProxy.

为什么不返回ForumFactory,而返回ForumFactory的实现ForumFactoryProxy?
原因是明显的,需要通过代理确定是否有权限创建forum.

在ForumFactoryProxy中我们看到代码如下:

public class ForumFactoryProxy extends ForumFactory {

　　protected ForumFactory factory;
　　protected Authorization authorization;
　　protected ForumPermissions permissions;

　　public ForumFactoryProxy(Authorization authorization, ForumFactory factory,
　　ForumPermissions permissions)
　　{
　　　　this.factory = factory;
　　　　this.authorization = authorization;
　　　　this.permissions = permissions;
　　}

　　public Forum createForum(String name, String description)
　　　　　　throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException
　　{
　　　　//只有系统管理者才可以创建forum
　　　　if (permissions.get(ForumPermissions.SYSTEM_ADMIN)) {
　　　　　　Forum newForum = factory.createForum(name, description);
　　　　　　return new ForumProxy(newForum, authorization, permissions);
　　　　}
　　　　else {
　　　　　　throw new UnauthorizedException();
　　}
}

方法createForum返回的也是ForumProxy, Proxy就象一道墙,其他程序只能和Proxy交互操作.

注意到这里有两个Proxy:ForumProxy和ForumFactoryProxy. 代表两个不同的职责:使用Forum和创建Forum;
至于为什么将使用对象和创建对象分开,这也是为什么使用Factory模式的原因所在:是为了"封装" "分派";换句话说,尽可能功能单一化,方便维护修改.

Jive论坛系统中其他如帖子的创建和使用,都是按照Forum这个思路而来的.

以上我们讨论了如何使用Proxy进行授权机制的访问,Proxy还可以对用户隐藏另外一种称为copy-on-write的优化方式.拷贝一个庞大而复杂的对象是一个开销很大的操作,如果拷贝过程中,没有对原来的对象有所修改,那么这样的拷贝开销就没有必要.用代理延迟这一拷贝过程.

比如:我们有一个很大的Collection,具体如hashtable,有很多客户端会并发同时访问它.其中一个特别的客户端要进行连续的数据获取,此时要求其他客户端不能再向hashtable中增加或删除东东.

最直接的解决方案是:使用collection的lock,让这特别的客户端获得这个lock,进行连续的数据获取,然后再释放lock.
public void foFetches(Hashtable ht){
　　synchronized(ht){
　　　　//具体的连续数据获取动作..
　　}

}

但是这一办法可能锁住Collection会很长时间,这段时间,其他客户端就不能访问该Collection了.

第二个解决方案是clone这个Collection,然后让连续的数据获取针对clone出来的那个Collection操作.这个方案前提是,这个Collection是可clone的,而且必须有提供深度clone的方法.Hashtable就提供了对自己的clone方法,但不是Key和value对象的clone,关于Clone含义可以参考专门文章.
public void foFetches(Hashtable ht){

　　Hashttable newht=(Hashtable)ht.clone();

}

问题又来了,由于是针对clone出来的对象操作,如果原来的母体被其他客户端操作修改了, 那么对clone出来的对象操作就没有意义了.

最后解决方案:我们可以等其他客户端修改完成后再进行clone,也就是说,这个特别的客户端先通过调用一个叫clone的方法来进行一系列数据获取操作.但实际上没有真正的进行对象拷贝,直至有其他客户端修改了这个对象Collection.

使用Proxy实现这个方案.这就是copy-on-write操作.

Proxy应用范围很广,现在流行的分布计算方式RMI和Corba等都是Proxy模式的应用.

更多Proxy应用,见http://www.research.umbc.edu/~tarr/cs491/lectures/Proxy.pdf

Sun公司的 Explore the Dynamic Proxy API Dynamic Proxy Classes

三，设计模式之Adapter(适配器)

定义:
将两个不兼容的类纠合在一起使用，属于结构型模式,需要有Adaptee(被适配者)和Adaptor(适配器)两个身份.

为何使用?
我们经常碰到要将两个没有关系的类组合在一起使用,第一解决方案是：修改各自类的接口，但是如果我们没有源代码，或者，我们不愿意为了一个应用而修改各自的接口。怎么办?

使用Adapter，在这两种接口之间创建一个混合接口(混血儿).

如何使用?
实现Adapter方式,其实"think in Java"的"类再生"一节中已经提到,有两种方式：组合(composition)和继承(inheritance).

假设我们要打桩，有两种类：方形桩圆形桩.
public class SquarePeg{
　　public void insert(String str){
　　　　System.out.println("SquarePeg insert():"+str);
　　}

}

public class RoundPeg{
　　public void insertIntohole(String msg){
　　　　System.out.println("RoundPeg insertIntoHole():"+msg);
}
}

现在有一个应用,需要既打方形桩,又打圆形桩.那么我们需要将这两个没有关系的类综合应用.假设RoundPeg我们没有源代码,或源代码我们不想修改,那么我们使用Adapter来实现这个应用:

public class PegAdapter extends SquarePeg{

　　private RoundPeg roundPeg;

　　public PegAdapter(RoundPeg peg)(this.roundPeg=peg;)

　　public void insert(String str){ roundPeg.insertIntoHole(str);}

}

在上面代码中,RoundPeg属于Adaptee,是被适配者.PegAdapter是Adapter,将Adaptee(被适配者RoundPeg)和Target(目标SquarePeg)进行适配.实际上这是将组合方法(composition)和继承(inheritance)方法综合运用.

PegAdapter首先继承SquarePeg，然后使用new的组合生成对象方式，生成RoundPeg的对象roundPeg，再重载父类insert()方法。从这里,你也了解使用new生成对象和使用extends继承生成对象的不同,前者无需对原来的类修改,甚至无需要知道其内部结构和源代码.

如果你有些Java使用的经验，已经发现，这种模式经常使用。

进一步使用
上面的PegAdapter是继承了SquarePeg,如果我们需要两边继承，即继承SquarePeg 又继承RoundPeg,因为Java中不允许多继承，但是我们可以实现(implements)两个接口(interface)

public interface IRoundPeg{
　　public void insertIntoHole(String msg);

}

public interface ISquarePeg{
　　public void insert(String str);

}

下面是新的RoundPeg 和SquarePeg, 除了实现接口这一区别，和上面的没什么区别。
public class SquarePeg implements ISquarePeg{
　　public void insert(String str){
　　　　System.out.println("SquarePeg insert():"+str);
　　}

}

public class RoundPeg implements IRoundPeg{
　　public void insertIntohole(String msg){
　　　　System.out.println("RoundPeg insertIntoHole():"+msg);
　　}
}

下面是新的PegAdapter,叫做two-way adapter:

public class PegAdapter implements IRoundPeg,ISquarePeg{

　　private RoundPeg roundPeg;
　　private SquarePeg squarePeg;

　　// 构造方法
　　public PegAdapter(RoundPeg peg){this.roundPeg=peg;}
　　// 构造方法
　　public PegAdapter(SquarePeg peg)(this.squarePeg=peg;)

　　public void insert(String str){ roundPeg.insertIntoHole(str);}

}

还有一种叫Pluggable Adapters,可以动态的获取几个adapters中一个。使用Reflection技术，可以动态的发现类中的Public方法。

四，设计模式之Composite(组合)

Composite定义:
将对象以树形结构组织起来,以达成“部分－整体” 的层次结构，使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性.

Composite比较容易理解，想到Composite就应该想到树形结构图。组合体内这些对象都有共同接口,当组合体一个对象的方法被调用执行时，Composite将遍历(Iterator)整个树形结构,寻找同样包含这个方法的对象并实现调用执行。可以用牵一动百来形容。

所以Composite模式使用到Iterator模式，和Chain of Responsibility模式类似。

Composite好处:
1.使客户端调用简单，客户端可以一致的使用组合结构或其中单个对象，用户就不必关系自己处理的是单个对象还是整个组合结构，这就简化了客户端代码。
2.更容易在组合体内加入对象部件. 客户端不必因为加入了新的对象部件而更改代码。

如何使用Composite?
首先定义一个接口或抽象类，这是设计模式通用方式了，其他设计模式对接口内部定义限制不多，Composite却有个规定，那就是要在接口内部定义一个用于访问和管理Composite组合体的对象们（或称部件Component）.

下面的代码是以抽象类定义，一般尽量用接口interface,

public abstract class Equipment
{
　　private String name;
　　//网络价格
　　public abstract double netPrice();
　　//折扣价格
　　public abstract double discountPrice();
　　//增加部件方法　　
　　public boolean add(Equipment equipment) { return false; }
　　//删除部件方法
　　public boolean remove(Equipment equipment) { return false; }
　　//注意这里，这里就提供一种用于访问组合体类的部件方法。
　　public Iterator iter() { return null; }
　　
　　public Equipment(final String name) { this.name=name; }
}

抽象类Equipment就是Component定义，代表着组合体类的对象们,Equipment中定义几个共同的方法。

public class Disk extends Equipment
{
　　public Disk(String name) { super(name); }
　　//定义Disk网络价格为1
　　public double netPrice() { return 1.; }
　　//定义了disk折扣价格是0.5 对折。
　　public double discountPrice() { return .5; }
}

Disk是组合体内的一个对象，或称一个部件，这个部件是个单独元素( Primitive)。
还有一种可能是，一个部件也是一个组合体，就是说这个部件下面还有'儿子'，这是树形结构中通常的情况，应该比较容易理解。现在我们先要定义这个组合体：

abstract class CompositeEquipment extends Equipment
{
　　private int i=0;
　　//定义一个Vector 用来存放'儿子'
　　private Lsit equipment=new ArrayList();

　　public CompositeEquipment(String name) { super(name); }

　　public boolean add(Equipment equipment) {
　　　　 this.equipment.add(equipment);
　　　　 return true;
　　 }

　　public double netPrice()
　　{
　　　　double netPrice=0.;
　　　　Iterator iter=equipment.iterator();
　　　　for(iter.hasNext())
　　　　　　netPrice+=((Equipment)iter.next()).netPrice();
　　　　return netPrice;
　　}

　　public double discountPrice()
　　{
　　　　double discountPrice=0.;
　　　　Iterator iter=equipment.iterator();
　　　　for(iter.hasNext())
　　　　　　discountPrice+=((Equipment)iter.next()).discountPrice();
　　　　return discountPrice;
　　}
　　

　　//注意这里，这里就提供用于访问自己组合体内的部件方法。
　　//上面dIsk 之所以没有，是因为Disk是个单独(Primitive)的元素.
　　public Iterator iter()
　　{
　　　　return equipment.iterator() ;
　　{
　　//重载Iterator方法
　　 public boolean hasNext() { return i<equipment.size(); }
　　//重载Iterator方法
　　 public Object next()
　　 {
　　　　if(hasNext())
　　　　　　 return equipment.elementAt(i++);
　　　　else
　　　　　 throw new NoSuchElementException();
　　 }
　　

}

上面CompositeEquipment继承了Equipment,同时为自己里面的对象们提供了外部访问的方法,重载了Iterator,Iterator是Java的Collection的一个接口，是Iterator模式的实现.

我们再看看CompositeEquipment的两个具体类:盘盒Chassis和箱子Cabinet，箱子里面可以放很多东西，如底板，电源盒，硬盘盒等；盘盒里面可以放一些小设备，如硬盘软驱等。无疑这两个都是属于组合体性质的。

public class Chassis extends CompositeEquipment
{
　　 public Chassis(String name) { super(name); }
　　 public double netPrice() { return 1.+super.netPrice(); }
　　 public double discountPrice() { return .5+super.discountPrice(); }
}

public class Cabinet extends CompositeEquipment
{
　　 public Cabinet(String name) { super(name); }
　　 public double netPrice() { return 1.+super.netPrice(); }
　　 public double discountPrice() { return .5+super.discountPrice(); }
}

至此我们完成了整个Composite模式的架构。

我们可以看看客户端调用Composote代码:

Cabinet cabinet=new Cabinet("Tower");

Chassis chassis=new Chassis("PC Chassis");
//将PC Chassis装到Tower中 (将盘盒装到箱子里)
cabinet.add(chassis);
//将一个10GB的硬盘装到 PC Chassis (将硬盘装到盘盒里)
chassis.add(new Disk("10 GB"));

//调用 netPrice()方法;
System.out.println("netPrice="+cabinet.netPrice());
System.out.println("discountPrice="+cabinet.discountPrice());

上面调用的方法netPrice()或discountPrice()，实际上Composite使用Iterator遍历了整个树形结构,寻找同样包含这个方法的对象并实现调用执行.

Composite是个很巧妙体现智慧的模式，在实际应用中，如果碰到树形结构，我们就可以尝试是否可以使用这个模式。

以论坛为例，一个版(forum)中有很多帖子(message),这些帖子有原始贴，有对原始贴的回应贴，是个典型的树形结构，那么当然可以使用Composite模式，那么我们进入Jive中看看，是如何实现的.

我们在ForumThread看到如下代码：

public interface ForumThread {
　　 ....
　　 public void addMessage(ForumMessage parentMessage, ForumMessage newMessage)
　　　　　　 throws UnauthorizedException;

　　 public void deleteMessage(ForumMessage message)
　　　　　　 throws UnauthorizedException;

　　
　　 public Iterator messages();
　　　　 ....

}

类似CompositeEquipment, 提供用于访问自己组合体内的部件方法: 增加删除遍历.

结合我的其他模式中对Jive的分析，我们已经基本大体理解了Jive论坛体系的框架，如果你之前不理解设计模式，而直接去看Jive源代码，你肯定无法看懂。

五，设计模式之Decorator(油漆工)

Decorator常被翻译成"装饰",我觉得翻译成"油漆工"更形象点,油漆工(decorator)是用来刷油漆的,那么被刷油漆的对象我们称decoratee.这两种实体在Decorator模式中是必须的.

Decorator定义:
动态给一个对象添加一些额外的职责,就象在墙上刷油漆.使用Decorator模式相比用生成子类方式达到功能的扩充显得更为灵活.

为什么使用Decorator?
我们通常可以使用继承来实现功能的拓展,如果这些需要拓展的功能的种类很繁多,那么势必生成很多子类,增加系统的复杂性,同时,使用继承实现功能拓展,我们必须可预见这些拓展功能,这些功能是编译时就确定了,是静态的.

使用Decorator的理由是:这些功能需要由用户动态决定加入的方式和时机.Decorator提供了"即插即用"的方法,在运行期间决定何时增加何种功能.

如何使用?
举Adapter中的打桩示例,在Adapter中有两种类:方形桩圆形桩,Adapter模式展示如何综合使用这两个类,在Decorator模式中,我们是要在打桩时增加一些额外功能,比如,挖坑在桩上钉木板等,不关心如何使用两个不相关的类.

我们先建立一个接口:

public interface Work
{
　　public void insert();

}

接口Work有一个具体实现:插入方形桩或圆形桩,这两个区别对Decorator是无所谓.我们以插入方形桩为例:

public class SquarePeg implements Work{
　　public void insert(){
　　　　System.out.println("方形桩插入");
　　}

}

现在有一个应用:需要在桩打入前,挖坑,在打入后,在桩上钉木板,这些额外的功能是动态,可能随意增加调整修改,比如,可能又需要在打桩之后钉架子(只是比喻).

那么我们使用Decorator模式,这里方形桩SquarePeg是decoratee(被刷油漆者),我们需要在decoratee上刷些"油漆",这些油漆就是那些额外的功能.

public class Decorator implements Work{

　　private Work work;
　　//额外增加的功能被打包在这个List中
　　private ArrayList others = new ArrayList();

　　//在构造器中使用组合new方式,引入Work对象;
　　public Decorator(Work work)
　　{
　　　　this.work=work;
　　
　　　　others.add("挖坑");

　　　　others.add("钉木板");
　　}

　　public void insert(){

　　　　newMethod();
　　}

　　
　　//在新方法中,我们在insert之前增加其他方法,这里次序先后是用户灵活指定的　　
　　public void newMethod()
　　{
　　　　otherMethod();
　　　　work.insert();

　　}

　　public void otherMethod()
　　{
　　　　ListIterator listIterator = others.listIterator();
　　　　while (listIterator.hasNext())
　　　　{
　　　　　　System.out.println(((String)(listIterator.next())) + " 正在进行");
　　　　}

　　}

}

在上例中,我们把挖坑和钉木板都排在了打桩insert前面,这里只是举例说明额外功能次序可以任意安排.

好了,Decorator模式出来了,我们看如何调用:

Work squarePeg = new SquarePeg();
Work decorator = new Decorator(squarePeg);
decorator.insert();

Decorator模式至此完成.

如果你细心,会发现,上面调用类似我们读取文件时的调用:

FileReader fr = new FileReader(filename);
BufferedReader br = new BufferedReader(fr);

实际上Java 的I/O API就是使用Decorator实现的,I/O变种很多,如果都采取继承方法,将会产生很多子类,显然相当繁琐.

Jive中的Decorator实现
在论坛系统中,有些特别的字是不能出现在论坛中如"打倒XXX",我们需要过滤这些"反动"的字体.不让他们出现或者高亮度显示.

在IBM Java专栏中专门谈Jive的文章中,有谈及Jive中ForumMessageFilter.java使用了Decorator模式,其实,该程序并没有真正使用Decorator,而是提示说:针对特别论坛可以设计额外增加的过滤功能,那么就可以重组ForumMessageFilter作为Decorator模式了.

所以,我们在分辨是否真正是Decorator模式,以及会真正使用Decorator模式,一定要把握好Decorator模式的定义,以及其中参与的角色(Decoratee 和Decorator).

六，设计模式之Bridge

Bridge定义 :
将抽象和行为划分开来,各自独立,但能动态的结合.

为什么使用?
通常,当一个抽象类或接口有多个具体实现(concrete subclass),这些concrete之间关系可能有以下两种:
1. 这多个具体实现之间恰好是并列的,如前面举例,打桩,有两个concrete class:方形桩和圆形桩;这两个形状上的桩是并列的,没有概念上的重复,那么我们只要使用继承就可以了.

2.实际应用上,常常有可能在这多个concrete class之间有概念上重叠.那么需要我们把抽象共同部分和行为共同部分各自独立开来,原来是准备放在一个接口里,现在需要设计两个接口,分别放置抽象和行为.

例如,一杯咖啡为例,有中杯和大杯之分,同时还有加奶不加奶之分. 如果用单纯的继承,这四个具体实现(中杯大杯加奶不加奶)之间有概念重叠,因为有中杯加奶,也有中杯不加奶, 如果再在中杯这一层再实现两个继承,很显然混乱,扩展性极差.那我们使用Bridge模式来实现它.

如何实现?
以上面提到的咖啡为例. 我们原来打算只设计一个接口(抽象类),使用Bridge模式后,我们需要将抽象和行为分开,加奶和不加奶属于行为,我们将它们抽象成一个专门的行为接口.

先看看抽象部分的接口代码:

public abstract class Coffee
{
　　CoffeeImp coffeeImp;

　　public void setCoffeeImp() {
　　　　this.CoffeeImp = CoffeeImpSingleton.getTheCoffeImp();
　　}

　　public CoffeeImp getCoffeeImp() {return this.CoffeeImp;}

　　public abstract void pourCoffee();
}

其中CoffeeImp 是加不加奶的行为接口,看其代码如下:

public abstract class CoffeeImp
{
　　public abstract void pourCoffeeImp();
}

现在我们有了两个抽象类,下面我们分别对其进行继承,实现concrete class:

//中杯
public class MediumCoffee extends Coffee
{
　　public MediumCoffee() {setCoffeeImp();}

　　public void pourCoffee()
　　{
　　　　CoffeeImp coffeeImp = this.getCoffeeImp();
　　　　//我们以重复次数来说明是冲中杯还是大杯 ,重复2次是中杯
　　　　for (int i = 0; i < 2; i++)
　　　　{

　　　　　　coffeeImp.pourCoffeeImp();
　　　　}
　　
　　}
}

//大杯
public class SuperSizeCoffee extends Coffee
{
　　public SuperSizeCoffee() {setCoffeeImp();}

　　public void pourCoffee()
　　{
　　　　CoffeeImp coffeeImp = this.getCoffeeImp();
　　　　//我们以重复次数来说明是冲中杯还是大杯 ,重复5次是大杯
　　　　for (int i = 0; i < 5; i++)
　　　　{

　　　　　　coffeeImp.pourCoffeeImp();
　　　　}
　　
　　}
}

上面分别是中杯和大杯的具体实现.下面再对行为CoffeeImp进行继承:

//加奶
public class MilkCoffeeImp extends CoffeeImp
{
　　MilkCoffeeImp() {}

　　public void pourCoffeeImp()
　　{
　　　　System.out.println("加了美味的牛奶");
　　}
}

//不加奶
public class FragrantCoffeeImp extends CoffeeImp
{
　　FragrantCoffeeImp() {}

　　public void pourCoffeeImp()
　　{
　　　　System.out.println("什么也没加,清香");
　　}
}

Bridge模式的基本框架我们已经搭好了,别忘记定义中还有一句:动态结合,我们现在可以喝到至少四种咖啡:
1.中杯加奶
2.中杯不加奶
3.大杯加奶
4.大杯不加奶

看看是如何动态结合的,在使用之前,我们做个准备工作,设计一个单态类(Singleton)用来hold当前的CoffeeImp:

public class CoffeeImpSingleton
{
　　private static CoffeeImp coffeeImp;

　　public CoffeeImpSingleton(CoffeeImp coffeeImpIn)
　　 {this.coffeeImp = coffeeImpIn;}

　　public static CoffeeImp getTheCoffeeImp()
　　{
　　　　return coffeeImp;
　　}
}

看看中杯加奶和大杯加奶是怎么出来的:

//拿出牛奶
CoffeeImpSingleton coffeeImpSingleton = new CoffeeImpSingleton(new MilkCoffeeImp());

//中杯加奶
MediumCoffee mediumCoffee = new MediumCoffee();
mediumCoffee.pourCoffee();

//大杯加奶
SuperSizeCoffee superSizeCoffee = new SuperSizeCoffee();
superSizeCoffee.pourCoffee();

注意: Bridge模式的执行类如CoffeeImp和Coffee是一对一的关系, 正确创建CoffeeImp是该模式的关键,

Bridge模式在EJB中的应用
EJB中有一个Data Access Object (DAO)模式,这是将商业逻辑和具体数据资源分开的,因为不同的数据库有不同的数据库操作.将操作不同数据库的行为独立抽象成一个行为接口DAO.如下:

1.Business Object (类似Coffee)

实现一些抽象的商业操作:如寻找一个用户下所有的订单

涉及数据库操作都使用DAOImplementor.

2.Data Access Object (类似CoffeeImp)

一些抽象的对数据库资源操作

3.DAOImplementor 如OrderDAOCS, OrderDAOOracle, OrderDAOSybase(类似MilkCoffeeImp FragrantCoffeeImp)

具体的数据库操作,如"INSERT INTO "等语句,OrderDAOOracle是Oracle OrderDAOSybase是Sybase数据库.

4.数据库 (Cloudscape, Oracle, or Sybase database via JDBC API)

七，设计模式之Flyweight(享元)

Flyweight定义:
避免大量拥有相同内容的小类的开销(如耗费内存),使大家共享一个类(元类).

为什么使用?
面向对象语言的原则就是一切都是对象,但是如果真正使用起来,有时对象数可能显得很庞大,比如,字处理软件,如果以每个文字都作为一个对象,几千个字,对象数就是几千,无疑耗费内存,那么我们还是要"求同存异",找出这些对象群的共同点,设计一个元类,封装可以被共享的类,另外,还有一些特性是取决于应用(context),是不可共享的,这也Flyweight中两个重要概念内部状态intrinsic和外部状态extrinsic之分.

说白点,就是先捏一个的原始模型,然后随着不同场合和环境,再产生各具特征的具体模型,很显然,在这里需要产生不同的新对象,所以Flyweight模式中常出现Factory模式.Flyweight的内部状态是用来共享的,Flyweight factory负责维护一个Flyweight pool(模式池)来存放内部状态的对象.

Flyweight模式是一个提高程序效率和性能的模式,会大大加快程序的运行速度.应用场合很多:比如你要从一个数据库中读取一系列字符串,这些字符串中有许多是重复的,那么我们可以将这些字符串储存在Flyweight池(pool)中.

如何使用?

我们先从Flyweight抽象接口开始:

public interface Flyweight
{
　　public void operation( ExtrinsicState state );
}

//用于本模式的抽象数据类型(自行设计)
public interface ExtrinsicState { }

下面是接口的具体实现(ConcreteFlyweight) ,并为内部状态增加内存空间, ConcreteFlyweight必须是可共享的,它保存的任何状态都必须是内部(intrinsic),也就是说,ConcreteFlyweight必须和它的应用环境场合无关.

public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
　　private IntrinsicState state;
　　
　　public void operation( ExtrinsicState state )
　　{
　　　　　　//具体操作
　　}

}

当然,并不是所有的Flyweight具体实现子类都需要被共享的,所以还有另外一种不共享的ConcreteFlyweight:

public class UnsharedConcreteFlyweight implements Flyweight {

　　public void operation( ExtrinsicState state ) { }

}

Flyweight factory负责维护一个Flyweight池(存放内部状态),当客户端请求一个共享Flyweight时,这个factory首先搜索池中是否已经有可适用的,如果有,factory只是简单返回送出这个对象,否则,创建一个新的对象,加入到池中,再返回送出这个对象.池

public class FlyweightFactory {
　　//Flyweight pool
　　private Hashtable flyweights = new Hashtable();

　　public Flyweight getFlyweight( Object key ) {

　　　　Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweights.get(key);

　　　　if( flyweight == null ) {
　　　　　　//产生新的ConcreteFlyweight
　　　　　　flyweight = new ConcreteFlyweight();
　　　　　　flyweights.put( key, flyweight );
　　　　}

　　　　return flyweight;
　　}
}

至此,Flyweight模式的基本框架已经就绪,我们看看如何调用:

FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
Flyweight fly1 = factory.getFlyweight( "Fred" );
Flyweight fly2 = factory.getFlyweight( "Wilma" );
......

从调用上看,好象是个纯粹的Factory使用,但奥妙就在于Factory的内部设计上.

Flyweight模式在XML等数据源中应用
我们上面已经提到,当大量从数据源中读取字符串,其中肯定有重复的,那么我们使用Flyweight模式可以提高效率,以唱片CD为例,在一个XML文件中,存放了多个CD的资料.

每个CD有三个字段:
1.出片日期(year)
2.歌唱者姓名等信息(artist)
3.唱片曲目 (title)

其中,歌唱者姓名有可能重复,也就是说,可能有同一个演唱者的多个不同时期不同曲目的CD.我们将"歌唱者姓名"作为可共享的ConcreteFlyweight.其他两个字段作为UnsharedConcreteFlyweight.

首先看看数据源XML文件的内容:

<?xml version="1.0"?>
<collection>

<cd>
<title>Another Green World</title>
<year>1978</year>
<artist>Eno, Brian</artist>
</cd>

<cd>
<title>Greatest Hits</title>
<year>1950</year>
<artist>Holiday, Billie</artist>
</cd>

<cd>
<title>Taking Tiger Mountain (by strategy)</title>
<year>1977</year>
<artist>Eno, Brian</artist>
</cd>

.......

</collection>

虽然上面举例CD只有3张,CD可看成是大量重复的小类,因为其中成分只有三个字段,而且有重复的(歌唱者姓名).

CD就是类似上面接口 Flyweight:

public class CD {

　　private String title;
　　private int year;
　　private Artist artist;

　　public String getTitle() {　　return title;　}
　　public int getYear() {　　　　return year;　　}
　　public Artist getArtist() {　　　　return artist;　　}

　　public void setTitle(String t){　　　　title = t;}
　　public void setYear(int y){year = y;}
　　public void setArtist(Artist a){artist = a;}

}

将"歌唱者姓名"作为可共享的ConcreteFlyweight:

public class Artist {

　　//内部状态
　　private String name;

　　// note that Artist is immutable.
　　String getName(){return name;}

　　Artist(String n){
　　　　name = n;
　　}

}

再看看Flyweight factory,专门用来制造上面的可共享的ConcreteFlyweight:Artist

public class ArtistFactory {

　　Hashtable pool = new Hashtable();

　　Artist getArtist(String key){

　　　　Artist result;
　　　　result = (Artist)pool.get(key);
　　　　////产生新的Artist
　　　　if(result == null) {
　　　　　　result = new Artist(key);
　　　　　　pool.put(key,result);
　　　　　　
　　　　}
　　　 return result;
　 }

}

当你有几千张甚至更多CD时,Flyweight模式将节省更多空间,共享的flyweight越多,空间节省也就越大.