2.策略模式(下)
来源:互联网 发布:做淘宝客服需要电脑吗 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 15:57
在策略模式(上) 中,留下了一些练习。通过这些练习可以了解Java API、SWT如何实际应用策略模式。下篇将给出这些练习的参考分析,欢迎大家一起讨论。
#1.请说明策略模式符合哪些面向对象设计原则?
让我们再回顾一下策略模式:
- 策略模式中,通过接口(interface)实现了业务与具体实现的隔离。所以,策略模式符合“面向接口,而不是面向实现”的编程原则。
- 在实现具体的策略(算法)时,通过实现接口可以方便地增加多个具体实现。所以,策略模式符合“开放封闭原则,对扩展开放,对修改封闭”。
- 业务代码(Context)只依赖规则接口(Strategy),不依赖具体实现。所以,策略模式符合“依赖倒置原则,高层(业务模块)不依赖底层模块(具体算法),只依赖抽象接口”。
#2.请说明策略模式有什么优点和缺点。
- 优点:遵循面向对象设计原则,降低设计耦合、便于扩展。
- 缺点:当实现算法较多时,会增加需要维护的类的数量。可以使用工厂方法来解决。
#3.请用说明下列Java API设计中是如何使用策略模式的?
Java实例1. 集合、数组排序(sort)
实际编程中最常见的莫过于排序了。在Java API中,Collections.sort是常用方法之一(JDK7代码):
public
static
<T>
void
sort(List<T> list, Comparator<?
super
T> c) {
Object[] a = list.toArray();
Arrays.sort(a, (Comparator)c);
ListIterator i = list.listIterator();
for
(
int
j=
0
; j<a.length; j++) {
i.next();
i.set(a[j]);
}
}
这里调用了Arrays.sort:
public
static
<T>
void
sort(T[] a, Comparator<?
super
T> c) {
if
(LegacyMergeSort.userRequested)
legacyMergeSort(a, c);
else
TimSort.sort(a, c);
}
/** To be removed in a future release. */
private
static
<T>
void
legacyMergeSort(T[] a, Comparator<?
super
T> c) {
T[] aux = a.clone();
if
(c==
null
)
mergeSort(aux, a,
0
, a.length,
0
);
else
mergeSort(aux, a,
0
, a.length,
0
, c);
}
这里是如何运用策略模式的呢?
- Context:是实际调用排序的代码,即Collections的类。可以看到,默认使用了TimSort进行排序,排序的算法与对象的compare具体实现无关。
- Strategy:即具体的对象比较接口,Comparator。
- ConcreteStrategy:具体的比较算法,通过Comparator实现。例如实现大小写敏感、大小写不敏感或任意规则的比对。
Java实例2.正则表达式
正则表达式也是日常开发常用的工具,让我们来看看Pattern, Matcher是如何运用策略模式的。下面以一段简单的正则调用代码为例:
Pattern pattern = Pattern.compile(
"ab"
, Pattern.CASE_INSENSITIVE);
Matcher matcher = pattern.matcher(
"ABcabdAb"
);
// using Matcher find(), group(), start() and end() methods
while
(matcher.find()) {
System.out.println(
"Found the text \""
+ matcher.group()
+
"\" starting at "
+ matcher.start()
+
" index and ending at index "
+ matcher.end());
}
可以看到,上面的示例中对字符串”ABcabdAb”用”ab”进行大小写不敏感匹配。
- Context:是实际调用正则表达式匹配的代码,即Matcher类。可以看到,Matcher.find()实际执行了正则匹配并返回匹配结果。
- Strategy:即匹配的接口。这里并没有使用Java的interface,而是通过Pattern构造函数进行了传递,只要填入了Pattern(String, int),正则表达式和匹配参数,即实现了匹配需要的接口。
- ConcreteStrategy:具体的匹配算法,pattern字符串需要符合Java正则表达式的语法规则,而匹配的参数flags由Pattern中的常量定义。
Java实例3.线程池
在Java中,线程池的使用也十分常见。让我们看下面这段简单的示例:
ThreadPoolExecutor threadPool =
new
ThreadPoolExecutor(
3
,
5
,
60
,
TimeUnit.SECONDS,
new
ArrayBlockingQueue<Runnable>(
10
),
new
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
for
(
int
i =
0
; i <
10
; i++) {
System.out.println(
"add job_"
+ i +
" at:"
+
new
Date());
SimplePrintJob job =
new
SimplePrintJob(
"job_"
+ i);
threadPool.execute(job);
}
System.out.println(
"execute done!"
);
threadPool.shutdown();
在构造ThreadPoolExecutor时使用了两个参数,排队策略和拒绝任务的处理策略。其中排队策略可以方便地扩展,比如实现自定义策略。而任务的拒绝处理策略。
- Context:ThreadPoolExecutor实际执行的方法execute()。按照用户设定的排队策略和拒绝任务的处理策略执行。
- Strategy:这里排队策略和拒绝任务的处理策略提供了各自的接口,分别是BlockingQueue<E>和RejectedExecutionHandler。
- ConcreteStrategy:具体的排队策略和拒绝任务的处理策略,JDK中都提供了默认的实现方法。可以实现接口自定义策略进行扩展。
Java实例4.ForkJoin框架
Java7中引入了ForkJoin框架,对多线程开发带来了很大的便利。关于ForkJoin框架的介绍可参见这篇文章。
ForkJoin框架通过线程并发实现了对可以分治的问题提供了统一的抽象(业务)。开发者只需继承RecursiveAction或RecursiveTask,实现对应的abstract方法,就可以高效地实现问题求解。
下面让我们来看看ForkJoin框架是如何应用策略模式:
- Context:ForkJoinPool实际执行的方法invoke()。按照用户提供的算法实现并发执行任务。
- Strategy:ForkJoin框架通过RecursiveTask、RecursiveAction抽象类提供策略接口。
- ConcreteStrategy:具体的实现,比如计算斐波那契数列、排序等,可以在compute方法中实现分治拆分后的计算。
Java实例5. SWT Layout
在图形框架中,支持多种类型的布局是基本功能。对Java来说,SWT就是一个很好的示例。
SWT FillLayoutSWT RowLayout不同的布局方式,需要提供一种方便且可扩展的设计。让我们来看看SWT中对不同Layout是如何设计的:
- Context:SWT的抽象元素Composite实际执行的方法computerSize()。按照用户设定的布局计算大小进行绘制。
- Strategy:SWT通过抽象类Layout提供策略接口。
- ConcreteStrategy:具体的实现,比如FillLayout、RowLayout等,根据自身的计算方法计算布局。
总结
在策略模式上篇,介绍设计模式的基本结构、要解决的问题并列举了Java中策略模式使用的几个示例。下篇中,对具体的示例进行了分析,主要了解了:
- 排序工具类Collections中sort的基本实现:通过比较器comparator实现不同的对象比较策略。
- 正则表达式的Pattern实现:通过符合语法规则的正则表达式,以及匹配参数,实现不同的匹配策略。
- 线程池ThreadPoolExecutor实现:通过提供不同的排队策略和拒绝策略,在线程池ThreadPoolExecutor的管理中,提供不同的管理策略。
- ForkJoin框架的ForkJoinPool:通过提供并发任务线程池管理,对可分治解决的计算任务,开发者只需通过继承RecursiveAction或RecursiveTask即可实现不同的算法。
- 图形框架SWT Layout:对于需要实现多种不同布局的图形元素,通过Layout接口即可满足各种需求的布局策略。
可以看到,策略模式中的Strategy在Java中既可以是interface,也可以是 abstract class,甚至可以是构造函数(比如正则表达式的Pattern)。但无论实现的方式如何,要解决的核心问题还是将业务实现与具体的算法(策略)分离。
本篇的示例只是Java框架、类、库中很少的一部分。目的希望在了解策略模式的同时,可以发现身边的策略模式实例,能够认出并说出为什么要采用策略模式。以此作为抛砖引玉,欢迎大家交流讨论。
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