Android中的设计模式

本文转载自https://github.com/ZhaoKaiQiang/AndroidDifficultAnalysis

建造者模式

建造者模式最明显的标志就是Build类，而在Android中最常用的就是Dialog的构建，Notification的构建也是标准的建造者模式。

建造者模式很好理解，如果一个类的构造需要很多参数，而且这些参数并不都是必须的，那么这种情况下就比较适合Builder。

比如构建一个AlertDialog，标题、内容、取消按钮、确定按钮、中立按钮，你可能只需要单独设置几个属性即可；另外在我的OkHttpPlus项目中，构造一个Http请求也是这样的，有可能你只需要设置URL，有可能需要添加请求参数、Http Header等，这个时候建造者模式也是比较合适的。

单例模式

单例在Android开发中经常用到，但是表现形式可能不太一样。

以ActivityManager等系统服务来说，是通过静态代码块的形式实现单例，在首次加载类文件时，生成单例对象，然后保存在Cache中，之后的使用都是直接从Cache中获取。

class ContextImpl extends Context {    static {        registerService(ACTIVITY_SERVICE, new ServiceFetcher() {                public Object createService(ContextImpl ctx) {                    return new ActivityManager(ctx.getOuterContext(),       ctx.mMainThread.getHandler());                }});    }}

当然，还有更加明显的例子，比如AccessibilityManager内部自己也保证了单例，使用getInstance获取单例对象。

 public static AccessibilityManager getInstance(Context context) {        synchronized (sInstanceSync) {            if (sInstance == null) {               ......                IBinder iBinder = ServiceManager.getService(Context.ACCESSIBILITY_SERVICE);                IAccessibilityManager service = iBinder == null                        ? null : IAccessibilityManager.Stub.asInterface(iBinder);                sInstance = new AccessibilityManager(context, service, userId);            }        }        return sInstance;    }

除此之外，还有一些伪单例，比如Application，默认情况下在一个进程中只存在一个实例，但是Application不能算是单例，因为它的构造方法未私有，你可以生成多个Application实例，但是没有用，你没有通过attach()绑定相关信息，没有上下文环境。

public Application() {        super(null);    }

单例的使用场景也很简单，就是一个App只需要存在一个类实例的情况，或者是类的初始化操作比较耗费资源的情况。在很多开源框架中，我们只需要一个对象即可完成工作，比如各种网络框架和图片加载库。

除此之外，因为单例的实现方式很多，比如懒汉式、饿汉式、静态内部类、双重锁检查、枚举等方式，所以要清楚每种实现方式的主要特点和使用场景。

原型模式

原型模式在开发中使用的并不多，但是在源码中却有所体现。

书中以Intent介绍了原型模式，是通过实现Cloneable接口来做的

public class Intent implements Parcelable, Cloneable {    @Override        public Object clone() {         return new Intent(this);        }    }

其实这样来看的话，原型模式也比较好理解，就是你想更快的获取到一个相同属性的对象，那么就可以使用原型模式，比如这里就获取到了一个Intent对象，Intent里面的属性与被clone的相同，但是两者并无关联，可以单独使用。

除了实现Cloneable接口，你完全可以自己定义一个方法，来获取一个对象。我这里以PhoneLayoutInflater为例子介绍。

PhoneLayoutInflater是LayoutInflater的子类，如果我们在Activity中获取LayoutInflate的话，是通过下面方法

 @Override public Object getSystemService(String name) {        if (LAYOUT_INFLATER_SERVICE.equals(name)) {            if (mInflater == null) {                mInflater = LayoutInflater.from(getBaseContext()).cloneInContext(this);            }            return mInflater;        }        return getBaseContext().getSystemService(name);    }

可以看到，如果为null，就会调用cloneInContext()，这个方法在LayoutInflate是抽象方法，具体实现在PhoneLayoutInflater中

  public LayoutInflater cloneInContext(Context newContext) {        return new PhoneLayoutInflater(this, newContext);    }

可以看到，这也是一个原型模式，所以我们不要太纠结于形式，更重要的是理解这样做的好处。

除了在源码中可以看到原型模式，在开源框架中也可以看到，比如OkHttpClient中就存在着下面的方法

/** Returns a shallow copy of this OkHttpClient. */  @Override public OkHttpClient clone() {    return new OkHttpClient(this);  }

可以看到，实现和前面的完全相同，也是new了一个对象返回，因为OkHttpClient的构造过程比较复杂，参数众多，所以用这种方式来直接生成新对象，成本很低，而且能保留之前对象的参数设置。

工厂方法模式

书中对于工厂方法模式的一个观点很新奇，就是Activity.onCreate()可以看做是工厂方法模式，来生成不同的View对象填充界面。

但是我对这个说法不太苟同，原因有两点：一是这种形式不太符合工厂方法，没有抽象，没有实现，不符合一般格式，也不是静态方法，不可看做是静态工厂方法；二是没有以生成对象为结果，即不是return view来生成对象，只是通过setContentView()来设置了属性而已。这就像是给一个Activity设置了背景颜色一样。当然，设计模式这东西一个人有一个人的看法。

静态工厂方法在Android中比较明显的例子应该就是BitmapFactory了，通过各种decodeXXX()就可以从不同渠道获得Bitmap对象，这里不再赘述。

策略模式

在书中策略模式讲得非常好，结合动画的插值器用法，我们可以很好的理解策略模式的形式和用法。

在我看来，策略模式就相当于一个影碟机，你往里面插什么碟子，就能放出什么电影。

同样，在OkHttpPlus的封装中，为了对网络返回值进行解析，我使用了策略模式。当然我写代码的时候还不知道策略模式，是写完了之后突然想到，这就是策略模式啊！

策略模式的精髓就在于，你传入一个类，后面的处理就能按照这个类的实现去做。以动画为例，设置不同的插值器对象，就可以得到不同的变化曲线；以返回值解析为例，传入什么样的解析器，就可以把二进制数据转换成什么格式的数据，比如String、Json、XML。

责任链模式

书中对于责任链模式选取的例子非常有代表性，那就是Android的触摸机制，这个看法让我从另一个维度去理解Android中的触摸事件传递。

我在这里提到这个模式，并不想说太多，只是简单的推荐你读一下这一章的内容，相信你也会有收获的。

观察者模式

Android中的观察者模式应该是用的非常频繁的一种模式了，对于这个模式的使用场景就一句话：你想在某个对象发生变化时，立刻收到通知。

书中介绍观察者模式使用的是ListView的Adapter为例子，我之前知道Adapter属于适配器模式，不知道这里还有观察者模式的身影，学到了。

Android里面的各种监听器，也都属于观察者模式，比如触摸、点击、按键等，ContentProvider和广播接收者也有观察者模式的身影，可以说是无处不在。

除此之外，现在很多基于观察者模式的第三方框架也是非常多，比如EventBus、RxJava等等，都是对观察者模式的深入使用，感兴趣的同学可以研究一下。

模板方法模式

这个模式我之前见的比较少，但是理解之后，就会发现这个模式很简单。

我觉得，模板方法模式的使用场景也是一句话：流程确定，具体实现细节由子类完成。

这里要关注一下『流程』这个关键字，随便拿一个抽象类，都符合"具体实现细节由子类完成"的要求，关键就在于是否有流程，有了流程，就叫模板方法模式，没有流程，就是抽象类的实现。

书中讲这个模式用的是AsyncTask，各个方法之间的执行符合流程，具体实现由我们完成，非常经典。

另外一个方面，Activity的生命周期方法可以看做是模板方法模式，各个生命周期方法都是有顺序的，具体实现我们可以重写，是不是和前面的要求很符合？关于这方面的理解，可以参考我的这篇文章：对Activity生命周期的理解。

除了Android里面的模板方法模式，在其他开源项目中也存在着这个模式的运用。比如鸿洋的OkHttp-Utils项目，就是模板方法模式的典型实现。将一个Http请求的过程分割成几部分，比如获取URL，获取请求头，拼接请求信息等步骤，这几个步骤之前有先后顺序，就可以这样来做。

代理模式和装饰器模式

之所以把这两个放在一起说，是因为这两种模式很像，所以这里简单介绍下他们之间的区别，主要有两点。

1. 装饰器模式关注于在一个对象上动态的添加方法，而代理模式关注于控制对对象的访问
2. 代理模式，代理类可以对它的客户隐藏一个对象的具体信息。因此，当使用代理模式的时候，我们常常在一个代理类中创建一个对象的实例。而当我们使用装饰器模式的时候，通常的做法是将原始对象作为一个参数传给装饰者的构造器

这两句话可能不太好理解，没关系，下面看个例子。

代理模式会持有被代理对象的实例，而这个实例一般是作为成员变量直接存在于代理类中的，即不需要额外的赋值。

比如说WindowManagerImpl就是一个代理类，虽然名字上看着不像，但是它代理的是WindowManagerGlobal对象。从下面的代码中就可以看出来。

public final class WindowManagerImpl implements WindowManager {    private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance();    private final Display mDisplay;    private final Window mParentWindow;    ......    @Override    public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {        mGlobal.addView(view, params, mDisplay, mParentWindow);    }    @Override    public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {        mGlobal.updateViewLayout(view, params);    }    @Override    public void removeView(View view) {        mGlobal.removeView(view, false);    }    @Override    public void removeViewImmediate(View view) {        mGlobal.removeView(view, true);    }    @Override    public Display getDefaultDisplay() {        return mDisplay;    }}

从上面的代码中可以看出，大部分WindowManagerImpl的方法都是通过WindowManagerGlobal实现的，而WindowManagerGlobal对象不需要额外的赋值，就存在于WindowManagerImpl中。另外，WindowManagerGlobal中其实有大量的方法，但是通过WindowManagerImpl代理之后，都没有暴露出来，对开发者是透明的。

我们再来看一下装饰器模式。装饰器模式的目的不在于控制访问，而是扩展功能，相比于继承基类来扩展功能，使用装饰器模式更加的灵活。

书中是以Context和它的包装类ContextWrapper讲解的，也非常的典型，我这里就不在赘述了，贴出一些代码来说明装饰器模式的形式。

public class ContextWrapper extends Context {    Context mBase;    public ContextWrapper(Context base) {        mBase = base;    }}

但是还有一个问题，就是在ContextWrapper中，所有方法的实现都是通过mBase来实现的，形式上是对上号了，说好的扩展功能呢？

功能扩展其实是在ContextWrapper的子类ContextThemeWrapper里面。

在ContextWrapper里面，获取系统服务是直接通过mBase完成的

@Override    public Object getSystemService(String name) {        return mBase.getSystemService(name);    }

但是在ContextThemeWrapper里面，对这个方法进行了重写，完成了功能扩展

@Override public Object getSystemService(String name) {        if (LAYOUT_INFLATER_SERVICE.equals(name)) {            if (mInflater == null) {                mInflater = LayoutInflater.from(getBaseContext()).cloneInContext(this);            }            return mInflater;        }        return getBaseContext().getSystemService(name);    }

当然，如果不存在功能扩展就不算是装饰器模式了吗？其实设计模式本来就是『仁者见仁，智者见智』的事情，只要你能理解这个意思就好。

外观模式

外观模式可能看到的比较少，但是其实不经意间你就用到了。

这里以我的一个开源项目KLog来说吧，在最开始写这个类的时候，就只有KLog这一个类，完成基本的Log打印功能，后来又添加了JSON解析、XML解析、Log信息存储等功能，这个时候一个类就不太合适了，于是我把JSON、XML、FILE操作相关的代码抽取到单独的类中，比如JSON打印的代码

public class JsonLog {    public static void printJson(String tag, String msg, String headString) {        String message;        try {            if (msg.startsWith("{")) {                JSONObject jsonObject = new JSONObject(msg);                message = jsonObject.toString(KLog.JSON_INDENT);            } else if (msg.startsWith("[")) {                JSONArray jsonArray = new JSONArray(msg);                message = jsonArray.toString(KLog.JSON_INDENT);            } else {                message = msg;            }        } catch (JSONException e) {            message = msg;        }        Util.printLine(tag, true);        message = headString + KLog.LINE_SEPARATOR + message;        String[] lines = message.split(KLog.LINE_SEPARATOR);        for (String line : lines) {            Log.d(tag, "║ " + line);        }        Util.printLine(tag, false);    }}

代码很简单，就一个方法，但是在使用的时候，无论打印哪种格式，都是这样使用的

//普通打印 KLog.d(LOG_MSG); //JSON格式打印 KLog.json(JSON); //XML格式打印 KLog.xml(XML);

可以看到，虽然功能不同，但是都通过KLog这个类进行了封装，用户只知道用KLog这个类能完成所有需求即可，完全不需要知道代码实现是几个类完成的。

实际上，在KLog内部，是多个类共同完成打印功能的。

 private static void printLog(int type, String tagStr, Object... objects) {        if (!IS_SHOW_LOG) {            return;        }        String[] contents = wrapperContent(tagStr, objects);        String tag = contents[0];        String msg = contents[1];        String headString = contents[2];        switch (type) {            case V:            case D:            case I:            case W:            case E:            case A:                BaseLog.printDefault(type, tag, headString + msg);                break;            case JSON:                JsonLog.printJson(tag, msg, headString);                break;            case XML:                XmlLog.printXml(tag, msg, headString);                break;        }    }

但是通过外观模式，这些细节对用户隐藏了，这样如果以后我想更换JSON的解析方式，用户的代码不需要任何改动，这也是这个设计模式的优势所在。

总结

唠唠叨叨的，总算是把这几种设计模式介绍完了，看完这篇文章，你应该就会发现其实Android中的设计模式确实到处都存在，不是缺少设计模式，而是缺少一双发现的眼睛。

当然，设计模式的提出是为了解决特定的问题，当我们遇到类似问题的时候，可以从设计模式的角度思考和解决问题，这应该是我最大的收获吧。