《设计模式之禅》样章连载8：迷你版的交易系统(1)

第35章 工厂方法模式+策略模式

35.1 迷你版的交易系统

大家可能对银行的交易系统充满敬畏之情，一听说是银行的IT人员，立马想当然地认为这是个很厉害的人物，那我们今天就来对银行的交易系统做一个初步探讨。国内一家大型集团（全球500强之一）计划建立全国"一卡通"计划，每个员工配备一张IC卡，该卡基本上就是万能的，门禁系统用它，办公系统使用它作为认证，你想打开自己的邮箱，没有它就甭想了，它还可以用来进行消费，比如到食堂吃饭，到园区内的商店消费等等，甚至洗澡、理发、借书、买书等等都可以 用它，只要这张卡内有余额，在集团内部就是一张借记卡（当然还有一些内部的补助通过该卡发放，合理避税嘛）。我们要讲解的就是"一卡通"项目联机交易子系统, 类似于银行的交易系统，可以说它是交易系统的mini版吧。

该项目还是具有一定的挑战性，集团公司的架构分为三层：总部、省级分部、市级机构，业务要求是"一卡通"推广到全国，一名员工从北京出差到了上海， 凭一卡通他能在北京做的事情在上海同样能完成。对于联机交易子项目，异地分支机构与总部之间的通信采用了MQ(Message Queue，消息队列)传递消息，也就是我们观察者模式的BOSS版，与目前的通过POS机刷信用卡基本上是一个道理。

联机交易子系统有一个非常重要的子模块（Module）--扣款子模块。这个模块太重要了！从业务上来说，扣款失败就代表着所有的商业交易关闭，这 是不允许发生的；从技术上来说，扣款的异常处理、事务处理、鲁棒性都是不容忽视的，特别是饭点时间，并发量是很恐怖的，这对我们架构师提出了很高的要求。

我们详细分析一下扣款子模块，每个员工都有一张IC卡，他的IC卡上有以下两种金额。

固定金额

固定金额是指员工不能提现的金额，即使你的固定金额有10万元，你也只能干瞪眼看着，不能提取现金，那这部分金额有来做什么呢？只能用来特定消费， 什么特定消费？员工日常必需的消费，例如食堂内吃饭、理发、健身等活动。

自由金额

自由金额是可以提现的，当然也可以用于消费。每个月初，总部都会为每个员工的IC卡中打入固定数量的金额，然后提倡大家在集团内的商店消费。

在实际的系统开发中，架构设计的是一张IC卡绑定两个账户：固定账户和自由账号，本书为了简化描述还是使用固定金额和自由金额。既然有消费，系统肯定要扣款处理，系统内有两套扣款规则。

扣款策略一

该类型的扣款会对IC卡上的两个金额都会产生影响，计算公式如下：

IC卡固定余额 = IC卡现有固定余额 - 交易金额 / 2

IC卡自由余额 = IC卡现有自由金额  - 交易金额 / 2

也就是说，该类型的的消费分别在固定金额和自由金额上各扣除一半。它适用于什么消费场景呢？固定消费场景，例如吃饭、理发等情况下的扣款，为什么要这么做呢？为了防止乱请客的情况，你请别人吃饭，好，你自己也要出一半，你乐意呀。

扣款策略二

全部从自由金额的上扣除，由于集团内的各种消费、服务非常齐全，而且比市面价格稍低，员工还是很乐意到这里消费的，而且很多员工本身就住在集团附近，基本上就是"公司即家，家即公司"。

今天要讲的重点就是这两种消费的扣款策略，该怎么设计？先想清楚了再回答，你要知道这种联机交易，日后允许你大规模变更的可能性基本上是零，所以系 统设计的时候要做到可拆卸(Pluggable)的架构，避免日后维护的大量开支。

很明显，这是一个策略模式的实际应用，但是你还记得策略模式是有缺陷的吗？它的具体策略必须暴露出去，而且还要由上层模块初始化，这不合适，与迪米 特原则有冲突，高层次模块对低层次的模块应该仅仅处在"接触"的层次上，而不应该是"耦合"的关系，否则，维护的工作量就会非常大。问题提出了，那我们就 应该想办法来修改这个缺陷，正好工厂方法模式可以帮我们产生指定的对象，但是问题又来了，工厂方法模式要指定一个类，它才能产生对象，怎么办？引入一个配 置文件进行映射，避免系统僵化情况的发生，我们以枚举类完成该任务。

还有一个问题，一个交易的扣款模式是固定的，根据其交易编号而定，那我们怎么把交易编号与扣款策略对应起来呢？采用状态模式或责任链模式都可以，如 果采用状态则认为交易编号就是一个交易对象的状态，对于一笔确定的交易（一个已经生成了的对象），它的状态不会发生从一个状态过渡到另一个状态的情况，也 就是说它的状态只有一个，执行完毕后即结束，不存在多状态的问题；如果采用责任链模式，则可以以交易编码作为链中的判断依据，由每个执行节点进行判断，返 回相应的扣款模式。但是在实际中，采用了关系型数据库存储扣款规则与交易编码的对应关系，为了简化该部分的讲义，我们在下面的设计中使用了条件判断语句来 代替。

还有，我们分析了这么多，这么复杂的扣款模块总要进行一个封装吧，你不能让上层的业务模块直接深入到我们模块的内部吧，于是门面模式又摆在了眼前。

分析完毕，我们要先画出类图，挑柿子就选软的捏，那我们做设计也遵循一下这个原则，先选最简单的业务，然后画出类图，那我们先定义交易中使用到的两 个类:IC卡类和交易类，如图35-1所示。

  图35-1 IC卡类和交易类

每个IC卡有三个属性，分别是IC卡号码、固定金额、自由金额，然后通过getter/setter方法来访问，如代码清单35-1所示。

代码清单35-1  IC卡类

public class Card {  
    //IC卡号码  
    private String cardNo="";  
    //卡内的固定交易金额  
    private int steadyMoney =0;  
    //卡内自由交易金额  
    private int freeMoney =0;     
    //getter/setter方法     
    public String getCardNo() {  
        return cardNo;  
    }  
 
    public void setCardNo(String cardNo) {  
        this.cardNo = cardNo;  
    }  
 
    public int getSteadyMoney() {  
        return steadyMoney;  
    }  
 
    public void setSteadyMoney(int steadyMoney) {  
        this.steadyMoney = steadyMoney;  
    }  
 
    public int getFreeMoney() {  
        return freeMoney;  
    }  
 
    public void setFreeMoney(int freeMoney) {  
        this.freeMoney = freeMoney;  
    }  
} 

细心的读者可能注意到，你的金额怎么都是整数类型呀，这不对呀，应该是double类型或者BigDecimal类型呀。是，一般非银行的交易系 统，比如超市的收银系统，系统内都是存放的int整数类型，在显示的时候才转换为货币类型。

交易信息Trade类，负责记录每一笔交易，它是由监听程序监听MQ队列而产生的，有两个属性：交易编号和交易金额，其中的交易编号对整个交易非常重要，18位字符（在银行的交易系统中，这里可不是字符串，一般是十进制数组或二进制数字，要考虑系统的性能，数字运算可比字符运算快得多），包括POS 机编号、商户编号、校验码等等，我们这里暂时用不到，就不多做介绍，我们只要知道它是一个非常有用的编码就成。交易金额为整数类型，实际金额放大100倍 即可。如代码清单35-2所示。

代码清单35-2 交易类

public class Trade {      
    //交易编号  
    private String tradeNo = "";  
    //交易金额  
    private int amount = 0;  
    //getter/setter方法  
    public String getTradeNo() {  
        return tradeNo;  
    }  
 
    public void setTradeNo(String postNo) {  
        this.tradeNo = postNo;  
    }  
 
    public int getAmount() {  
        return amount;  
    }  
 
    public void setAmount(int amount) {  
        this.amount = amount;  
    }  
} 

两个最简单也是在应用中最常使用的对象定义完毕，我们就需要来定义我们的策略了，非常明显的策略模式，类图如图35-2所示。

  图35-2 扣款策略类图

典型的策略模式，扣款有两种策略：固定扣款和自由扣款，比较简单，不多说，我们来看代码，先看抽象策略，也就是扣款接口，如代码清单35-3所示。

代码清单35-3  扣款策略接口

public interface IDeduction {  
    //扣款,提供交易和卡信息，进行扣款，并返回扣款是否成功  
    public boolean exec(Card card,Trade trade);  
} 

固定扣款的规则是固定金额和自由金额各扣除交易金额的一半，如代码清单35-4所示。

代码清单35-4  扣款策略一

public class SteadyDeduction implements IDeduction {  
    //固定**易扣款  
    public boolean exec(Card card, Trade trade) {  
        //固定金额和自由金额各扣除50%  
        int halfMoney = (int)Math.rint(trade.getAmount() / 2.0);  
        card.setFreeMoney(card.getFreeMoney() - halfMoney);  
        card.setSteadyMoney(card.getSteadyMoney() - halfMoney);  
        return true;  
    }  
} 

这个具体策略也非常简单，就是两个金额各自减去交易额的一半（注意除数是2.0，可不是2），然后再四舍五入，算法确实简单。该逻辑没有考虑账户余 额不足的情况，也没有考虑异常情况，比如并发情况，读者可以想想看，一张卡有两笔消费同时发生时，是不是就发生错误了？一张卡同时有两笔消费会出现这种情 况吗？会的，网络阻塞的情况，MQ多通道发送，在网络繁忙的情况下是有可能出现该问题，这里就不多介绍，有兴趣的读者可以看看MQ的资料。我们在这里的讲 解实现的是一个快乐路径，认为所有的交易都是在安全可靠的环境中发生的，并且所有的系统环境都满足我们的要求。我们再来看另一个策略，更简单，如代码清单 35-5所示。

代码清单35-5  扣款策略二

public class FreeDeduction implements IDeduction {  
    //自由扣款  
    public boolean exec(Card card, Trade trade) {  
        //直接从自由余额中扣除  
        card.setFreeMoney(card.getFreeMoney() - trade.getAmount());  
        return true;  
    }  
} 

卡内的自由金额减去交易金额再修改卡内自由金额就完事了，异常情况不考虑。这两个具体的策略与我们的交易类型没有任何关系，也不应该有关系，策略模 式就是提供两个可以相互替换的策略，至于在什么时候使用什么策略，则不是由策略模式来决定的。策略模式还有一个角色没出场，即封装角色，如代码清单 35-6所示。

代码清单35-6  扣款策略的封装

public class DeductionContext {  
    //扣款策略  
    private IDeduction deduction = null;  
    //构造函数传递策略  
    public DeductionContext(IDeduction _deduction){  
        this.deduction = _deduction;  
    }  
    //执行扣款  
    public boolean exec(Card card,Trade trade){  
        return this.deduction.exec(card, trade);  
    }  
} 

《设计模式之禅》目录
《设计模式之禅》前言
《设计模式之禅》样章连载1：原型模式之“个性化电子账单”
《设计模式之禅》样章连载2：原型模式的定义及应用
《设计模式之禅》样章连载3：原型模式的注意事项
《设计模式之禅》样章连载4：代理模式之“我是游戏至尊”
《设计模式之禅》样章连载5：代理模式的定义及应用
《设计模式之禅》样章连载6：代理模式扩展之“普通代理”和“强制代理”
《设计模式之禅》样章连载7：代理的个性和动态代理
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