行為型模式 · Android應用開發知識倉庫

[TOC] 行為型模式是對在不同的對象之間劃分責任和算法的抽象化，重點關注類（或者對象）之間的相互作用。行為型模式分為類行為型模式和對象行為型模式兩種。包含責任鏈模式、命令模式、解釋器模式、迭代器模式、中介者模式、備忘錄模式、觀察者模式、狀態模式、策略模式、模版方法模式及訪問者模式。 # 1 觀察者模式觀察者模式又稱發布-訂閱模式、模型-視圖模式、源-監聽器模式、從屬者模式 ## 1.1 模式定義定義了對象間的一種一對多的依賴關系。一個對象（觀察目標）發生改變時，將自動通知其他對象（觀察者），其他對象做出相應的反應。 ## 1.2 模式結構包含如下角色： * Subject：抽象目標（又稱主題）把所有觀察者對象的引用保存在一個集合中，并且提供接口可以添加、刪除觀察者 * ConcreteSubject：具體目標抽象目標類的子類，通常包含有經常發生改變的數據或狀態 * Observer：抽象觀察者定義一個更新接口，在得到目標通知時更新自己 * ConcreteObserver：具體觀察者存儲與目標狀態一致的狀態，如果需要還可以持有一個指向具體目標對象的引用 ## 1.3 代碼示例抽象目標： ```java public abstract class Nexus6P { // 所有觀察者對象保存在集合中 private List<Customer> mCustomerList = new ArrayList<>(); // 添加觀察者 public void attach(Customer customer) { if (customer == null) { throw new NullPointerException(); } if (!mCustomerList.contains(customer)) { mCustomerList.add(customer); } } // 刪除觀察者 public void detach(Customer customer) { mCustomerList.remove(customer); } // 通知所有注冊的觀察者 public void notifyCustomers(float nowPrice) { for (Customer customer : mCustomerList) { customer.update(nowPrice); } } } ``` 具體目標： ```java public class ConcreteNexus6P extends Nexus6P { // 包含經常發生改變的數據或狀態 private float mNowPrice; public float getNowPrice() { return mNowPrice; } // 改變數據或狀態 public void changePrice(float nowPrice) { mNowPrice = nowPrice; // 狀態改變，通知各個觀察者 this.notifyCustomers(mNowPrice); } } ``` 抽象觀察者： ```java public interface Customer { //狀態更新接口 void update(float nowPrice); } ``` 具體觀察者： ```java public class ConcreteCustomer implements Customer { private static final String TAG = "ConcreteCustomer"; // 存儲與目標一致的狀態 private float mNowPrice; @Override public void update(float nowPrice) { // 更新觀察者狀態，使其與觀察目標狀態保持一致 mNowPrice = nowPrice; if (mNowPrice < 3000) { buyIt(); } else { Log.i(TAG, "Too expensive!"); } } private void buyIt() { // buy it } } ``` 客戶端類： ```java public class JingDongStore { public static void main(String[] args) { ConcreteNexus6P nexus6P = new ConcreteNexus6P(); Customer Mark = new ConcreteCustomer(); nexus6P.attach(Mark); // nexus6P.attach(Tom); // ... nexus6P.changePrice(3200); nexus6P.changePrice(2800); } } ``` 觀察者模式又分為推模型和拉模型兩種，以上例子屬于推模型。 * 推模型：由觀察目標通過更新方法向觀察者推送全部或部分數據 * 拉模型：由觀察者主動從觀察目標中拉數據，一般在更新方法中觀察目標會把自身傳遞過去，觀察者持有觀察目標引用拉模型的例子如下： ```java // 抽象目標 public abstract class Nexus6P { private List<Customer> mCustomerList = new ArrayList<>(); public void attach(Customer customer) { if (customer == null) { throw new NullPointerException(); } if (!mCustomerList.contains(customer)) { mCustomerList.add(customer); } } public void detach(Customer customer) { mCustomerList.remove(customer); } public void notifyCustomers() { for (Customer customer : mCustomerList) { customer.update(this); } } } // 具體目標 public class ConcreteNexus6P extends Nexus6P { private float mNowPrice; public float getNowPrice() { return mNowPrice; } public void changePrice(float nowPrice) { mNowPrice = nowPrice; this.notifyCustomers(); } } // 抽象觀察者 public interface Customer { void update(Nexus6P nexus6P); } // 具體觀察者 public class ConcreteCustomer implements Customer { private static final String TAG = "ConcreteCustomer"; // 可以持有具體觀察目標的引用 private ConcreteNexus6P mConcreteNexus6P; private float mNowPrice; @Override public void update(Nexus6P nexus6P) { // 更新觀察者狀態，使其與觀察目標狀態保持一致 mConcreteNexus6P = (ConcreteNexus6P) nexus6P; mNowPrice = mConcreteNexus6P.getNowPrice(); if (mNowPrice < 3000) { buyIt(); } else { Log.i(TAG, "Too expensive!"); } } private void buyIt() { // buy it } } ``` ## 1.4 總結 * 優點在于可以實現表示層和數據邏輯層的分離，在觀察目標和觀察者之間建立一個抽象的耦合 * 缺點在于一個觀察目標有很多直接或間接的觀察者時，將所有的觀察者全部通知到會花費很多時間；且觀察者和觀察目標之間有循環依賴時，可能會導致崩潰 # 2 命令模式又稱動作（Action）模式、事物（Transaction）模式 ## 2.1 模式定義命令模式把一個請求或者操作封裝到一個對象中。 ## 2.2 模式結構 * 接收者負責具體實施和執行請求。 * 抽象命令類聲明了給所有具體命令類的接口方法（execute 方法等），通常叫做執行方法。 * 具體命令類實現 execute 方法，負責調用接收者的相應操作。 * 請求者負責調用命令對象（的 execute 方法）執行請求，相關的方法稱為行動方法。 * 客戶端負責創建具體命令對象，并確定其接收者。 ## 2.3 代碼示例接收者： ```java public class Nexus6P { // 真正執行命令的相應操作 public void playMusic() { // play music } public void playVideo() { // play video } public void playGames() { // play games } } ``` 抽象命令類： ```java public interface Command { // 執行方法 void execute(); } ``` 具體命令類： ```java public class PlayMusicCommand implements Command { // 接收者 private Nexus6P mNexus6P; public PlayMusicCommand(Nexus6P nexus6P) { mNexus6P = nexus6P; } // 執行方法 @Override public void execute() { mNexus6P.playMusic(); } } public class PlayVideoCommand implements Command { // 接收者 private Nexus6P mNexus6P; public PlayVideoCommand(Nexus6P nexus6P) { mNexus6P = nexus6P; } // 執行方法 @Override public void execute() { mNexus6P.playVideo(); } } public class PlayGamesCommand implements Command { // 接收者 private Nexus6P mNexus6P; public PlayGamesCommand(Nexus6P nexus6P) { mNexus6P = nexus6P; } // 執行方法 @Override public void execute() { mNexus6P.playGames(); } } ``` 請求者： ```java public class PhoneScreen { // 具體命令對象 private Command mPlayMusicCommand; private Command mPlayVideoCommand; private Command mPlayGamesCommand; public void setPlayMusicCommand(Command playMusicCommand) { mPlayMusicCommand = playMusicCommand; } public void setPlayVideoCommand(Command playVideoCommand) { mPlayVideoCommand = playVideoCommand; } public void setPlayGamesCommand(Command playGamesCommand) { mPlayGamesCommand = playGamesCommand; } // 行動方法 public void playMusic() { mPlayMusicCommand.execute(); } // 行動方法 public void playVideo() { mPlayVideoCommand.execute(); } // 行動方法 public void playGames() { mPlayGamesCommand.execute(); } } ``` 客戶端： ```java public class CustomerMark { public static void main(String[] args) { // 創建接收者 Nexus6P nexus6P = new Nexus6P(); // 創建具體命令對象 Command playMusicCommand = new PlayMusicCommand(nexus6P); Command playVideoCommand = new PlayVideoCommand(nexus6P); Command playGamesCommand = new PlayGamesCommand(nexus6P); // 創建請求者 PhoneScreen phoneScreen = new PhoneScreen(); phoneScreen.setPlayMusicCommand(playMusicCommand); phoneScreen.setPlayVideoCommand(playVideoCommand); phoneScreen.setPlayGamesCommand(playGamesCommand); // 測試 phoneScreen.playMusic(); phoneScreen.playVideo(); phoneScreen.playGames(); } } ``` ## 2.4 總結 * 命令模式使請求本身成為一個對象，這個對象和其他對象一樣可以被存儲和傳遞。 * 優點在于降低系統的耦合度，增加新的命令很方便，而且可以比較容易地設計一個命令隊列和宏命令，并方便地實現對請求的撤銷和恢復 * 缺點在于可能會導致某些系統有過多的具體命令類 * 命令模式適用情況： * 需要將請求調用者和請求接收者解耦，使得調用者和接收者不直接交互； * 需要在不同的時間指定請求、將請求排隊和執行請求； * 需要支持命令的撤銷操作和恢復操作，需要將一組操作組合在一起，即支持宏命令。 # 3 策略模式 ## 3.1 模式定義策略模式是對算法的包裝，針對一組算法，將每一個算法封裝到具有共同接口的獨立的類中，從而使得它們可以相互替換。客戶端類可自由選擇使用哪一種策略（算法）。 ## 3.2 模式結構 * 抽象策略角色（Strategy）給出所有具體策略類所需要實現的接口 * 具體策略角色（ConcreteStrategy）包裝了相關的算法或行為 * 環境角色（Context）環境類在解決某個問題時可以采用多種策略，在環境類中維護一個對抽象策略類的引用實例 ## 3.3 代碼示例抽象策略： ```java public interface ConsumerStrategy { double calculatePrice(double originalPrice); } ``` 具體策略類： ```java public class GoldMedalConsumerStrategy implements ConsumerStrategy { @Override public double calculatePrice(double originalPrice) { return originalPrice * 0.8; } } public class SilverMedalConsumerStrategy implements ConsumerStrategy { @Override public double calculatePrice(double originalPrice) { return originalPrice * 0.9; } } public class BronzeMedalConsumerStartegy implements ConsumerStrategy { @Override public double calculatePrice(double originalPrice) { return originalPrice * 0.95; } } ``` 環境類： ```java public class Price { private ConsumerStrategy mStrategy; public Price(ConsumerStrategy strategy) { mStrategy = strategy; } public double calculate(double phonePrice) { return mStrategy.calculatePrice(phonePrice); } } ``` 客戶端類： ```java public class JingDongstore { public static void main(String[] args) { ConsumerStrategy silverMedalConsumerStrategy = new SilverMedalConsumerStrategy(); Price price = new Price(silverMedalConsumerStrategy); double dealPrice = price.calculate(5000); System.out.print("手機成交價格為" + dealPrice); } } ``` ## 3.4 總結 * 策略模式的重心不是如何實現算法，而是如何組織、調用這些算法，從而讓程序結構更靈活，具有更好的維護性和擴展性。 * 對于一系列具體的策略算法，大家的地位是完全一樣的，正因為這個平等性，才能實現算法之間可以相互替換。所有的策略算法在實現上也是相互獨立的，相互之間是沒有依賴的。 * 策略模式在每一個時刻只能使用一個具體的策略實現對象，雖然可以動態地在不同的策略實現中切換，但是同時只能使用一個。 * 在策略模式中，應當由客戶端自己決定在什么情況下使用什么具體策略角色。 * 策略模式適用情況包括： * 在一個系統里面有許多類，它們之間的區別僅在于它們的行為，使用策略模式可以動態地讓一個對象在許多行為中選擇一種行為； * 一個系統需要動態地在幾種算法中選擇一種； * 避免使用難以維護的多重條件選擇語句； * 希望在具體策略類中封裝算法和與相關的數據結構。 # 4 狀態模式又稱狀態對象模式 ## 4.1 模式定義狀態模式允許一個對象在其內部狀態改變的時候改變其行為，這個對象看上去就像改變了它的類一樣狀態模式把所研究的對象（環境角色）的行為包裝在不同的狀態對象里，每一個狀態對象都屬于一個抽象狀態類的一個子類。 ## 4.2 模式結構 * 環境角色定義客戶端感興趣的接口，并持有一個具體狀態類的實例 * 抽象狀態類定義一個接口，用以封裝環境（Context）對象的一個特定的狀態所對應的行為 * 具體狀態類每一個具體狀態類都實現了環境（Context）的一個狀態所對應的行為 ## 4.3 代碼示例抽象狀態類： ```java public interface State { // 特定狀態所對應的行為 void handle(String sampleParameter); } ``` 具體狀態類： ```java public class ConcreteStateA implements State { private static final String TAG = "ConcreteStateA"; @Override public void handle(String sampleParameter) { Log.e(TAG, "handle: " + sampleParameter); } } public class ConcreteStateB implements State { private static final String TAG = "ConcreteStateB"; @Override public void handle(String sampleParameter) { Log.e(TAG, "handle: " + sampleParameter); } } ``` 環境角色類： ```java public class Context { // 持有一個具體狀態類的實例 private State mState; public void setState(State state) { mState = state; } // 定義客戶端感興趣的接口 public void request(String sampleParameter) { mState.handle(sampleParameter); } } ``` 客戶端： ```java public class Client { public static void main(String[] args) { Context context = new Context(); State state = new ConcreteStateA(); context.setState(state); context.request("test"); } } ``` ## 4.4 總結 * 在具體的狀態處理類中經常需要獲取環境 (Context) 自身的數據，甚至在必要的時候會回調環境 (Context) 的方法，因此，通常將環境 (Context) 自身當作一個參數傳遞給具體的狀態處理類。 * 客戶端一般只和環境 (Context) 交互。客戶端可以用狀態對象來配置一個環境(Context)，一旦配置完畢，就不再需要和狀態對象打交道了。 * 策略模式與狀態模式的區別 * 可以通過環境類狀態的個數來決定是使用策略模式還是狀態模式。 * 策略模式的環境類自己選擇一個具體策略類，具體策略類無須關心環境類；而狀態模式的環境類由于外在因素需要放進一個具體狀態中，以便通過其方法實現狀態的切換，因此環境類和狀態類之間存在一種雙向的關聯關系。 * 使用策略模式時，客戶端需要知道所選的具體策略是哪一個，而使用狀態模式時，客戶端無須關心具體狀態，環境類的狀態會根據用戶的操作自動轉換。 * 如果系統中某個類的對象存在多種狀態，不同狀態下行為有差異，而且這些狀態之間可以發生轉換時使用狀態模式；如果系統中某個類的某一行為存在多種實現方式，而且這些實現方式可以互換時使用策略模式。