《设计模式补充》PPT课件.ppt

-1-,内容安排,设计模式举例 策略模式 适配器模式 工厂模式 单件模式 模板方法模式,-2-,从模拟鸭子游戏开始,Joe成功开发了模拟鸭子游戏SimUDuck 采用OO技术 Duck中display抽象方法,绿头鸭子,红头鸭子,-3-,需求变了,新需求 希望模拟的鸭子会飞 初步的解决方案：在Duck中增加fly()方法，所有鸭子就会飞了,-4-,橡皮鸭飞起来了！,问题来了 基类中的fly()方法导致所有子类均继承给方法，但并不是所有的子类都需要fly()方法； 为了复用（reuse）而使用继承，往往存在问题！,覆盖了橡皮鸭的叫声,-5-,覆盖橡皮鸭中的fly,勉强的解决方案 在橡皮鸭中覆盖fly()方法 Fly() /什么也不干 如果加入诱饵鸭，不会飞也不会叫，如何？,-6-,提炼接口,继承可能不是答案 需要经常添加不同的鸭子产品，都要检查并覆盖方法 新的解决方案：定义接口,-7-,评价方案,接口的问题 随着Duck的子类越来越多，每种鸭子都要实现相应的接口，重复代码越来越多，代码无法复用,-8-,软件开发的不变真理,不管你在何处工作，构建什么，用什么语言编程，伴随软件开发的不变真理 Change 不管软件当初设计的多么好，一段时间之后，总是需要成长与改变。,-9-,问题分析,问题 鸭子的行为在子类中不断变化，继承难以解决该问题，让所有子类继承这些行为是不恰当的 Flyable和Quackable接口，想法不错，但Java接口没有实现代码，造成代码无法复用，代码在子类中重复 设计原则 找出应用中可能需要变化的地方，把它们独立出来并“封装”起来，不要和哪些不需要变化的代码混合在一起 变化的部分取出并封装后，便于以后的改动或扩充，而不影响其它部分 变化的东西：鸭子的行为,-10-,提取并封装类,将Duck类中fly和quack方法提取出来 它们是子类中的易于变化的部分 定义fly相关的类，封装鸭子的fly行为 定义quack相关的类，封装鸭子的quack行为 初步设想 在独立的类中定义鸭子的行为； 在Duck中包含“指定”的行为，甚至可以在运行时动态改变行为,-11-,鸭子行为类的设计,设计原则 针对接口编程，而不是针对实现编程 定义行为接口及其实现 FlyBehavior和QuackBehavior接口，定义具体的行为类实现该接口 Duck类依赖行为接口，不关心行为的具体实现 原来做法的问题：行为或者在Duck类中实现，或者继承某个接口而在子类中实现，依赖实现细节。,-12-,鸭子行为类的设计,-13-,鸭子类的设计,public class Duck QuackBehavior quackBehavior; . public void performQuack() quackBehavior.quack(); ,public class MallardDuck extends Duck public MallardDuck() quackBehavior = new Quack(); flyBehavior = new FlyWithWings(); . ,-14-,动态绑定鸭子行为,public class Duck public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb)() flyBehavior=fb; public void setQuackBehavior(QuackBehavior qb) quackBehavior=qb; ,-15-,整体结构,-16-,“有一个”比“是一个”更好,有一个HasA 每个鸭子都有一个FlyBehavior和QuackBehavior，将飞行和叫的行为委派给它们处理 与继承不同，鸭子的行为通过组合（composition）其它对象得到 组合具有很大的弹性，封装易变的行为部分，甚至可以动态改变行为 设计原则 多用组合，少用继承,-17-,策略模式的定义,策略模式Strategy Pattern：定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户 算法族：可以是具体的算法或行为，如不同的飞行行为和叫法,-18-,内容安排,设计模式举例 策略模式 适配器模式 工厂模式 单件模式 模板方法模式,-19-,适配器？Adapter,生活中的适配器 要在欧洲国家使用美国制造的笔记本，需要使用一个交流的适配器，通过适配器改变了插座的接口 面向对象适配器,-20-,简单的鸭子类设计,鸭子接口 public interface Duck publilc void quack(); public void fly(); 鸭子子类 public class MallardDuck implements Duck public void quack() . public void fly() ,-21-,火鸡类,火鸡接口 public interface Turkey publilc void gobble(); public void fly(); 火鸡子类 public class WildTurkey implements Turkey public void gobble() . public void fly() ,-22-,让火鸡冒充鸭子,现在缺少鸭子对象，想用火鸡对象来冒充 接口不同，不能直接代替 通过适配器来解决 public class TurkeyAdapter implements Duck Turkey turkey; public TurkeyAdapter(Turkey t) this.turkey=t; public void quack() turkey.gobble(); ,-23-,类结构,-24-,冒充吧测试代码,public class TestDriver public static void main(String args) WildTurkey turkey = new WildTurkey(); Duck turkeyAdapter = new TurkeyAdapter(turkey); testDuck(turkeyAdapter); static void testDuck(Duck duck) duck.quack(); duck.fly(); ,用户看到的只是实现了Duck接口的 TurkeyAdapter,-25-,适配器模式的定义,适配器模式Adapter Pattern：将一个类的接口，转换成客户期望的另一个接口，适配器让原本接口不兼容的类可以合作无间 通过适配器，可以让客户从实现的接口中解耦 OO原则：使用对象组合,-26-,内容安排,设计模式举例 策略模式 适配器模式 工厂模式 单件模式 模板方法模式,-27-,关于针对接口编程,OO原则 针对接口编程，不要针对实现编程 new运算符：实例化一个具体类？ 当有一群相关的具体类时，往往需要根据条件实例化某个具体类,Duck duck; if(picnic) duck = new MallardDuck(); else if(hunting) duck = new DecoyDuck(); ,-28-,问题分析,针对接口编程的好处 可以隔离以后系统可能发生的变化 如果针对接口编程，借助多态，系统可以适应任何实现接口的新类 代码使用大量的具体类时，系统非常僵硬，一旦需要加入新类，必须修改代码 直接使用具体类时违背的原则 对扩展开发，对修改关闭 解决策略：找出系统中变化的部分，从不变部分分离,-29-,匹萨店制作匹萨,订购匹萨,Pizza orderPizza() Pizza pizza = new Pizza(); pizza.prepare(); pizza.bake(); pizza.cut(); pizza.box(); return pizza; ,希望Pizza为抽象类或接口,-30-,需要更多的匹萨类型,Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza; if(type.equal(“cheese”) pizza = new CheesePizza(); else if(type.equal(“greek”) pizza = new GreekPizza(); else if(.) pizza.prepare(); pizza.bake(); pizza.cut(); pizza.box(); return pizza; ,-31-,无法对修改关闭！,Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza; if(type.equal(“cheese”) pizza = new CheesePizza(); else if(type.equal(“greek”) pizza = new GreekPizza(); else if(type.equal(“clam”) pizza = new CalmPizza(); pizza.prepare(); pizza.bake(); pizza.cut(); pizza.box(); return pizza; ,这是不变部分,这是变化部分 无法对修改关闭！,-32-,抽取创建匹萨的代码,Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza; pizza.prepare(); pizza.bake(); pizza.cut(); pizza.box(); return pizza; ,if(type.equal(“cheese”) pizza = new CheesePizza(); else if(type.equal(“greek”) pizza = new GreekPizza(); else if(type.equal(“clam”) pizza = new CalmPizza();,-33-,封装创建匹萨的代码,public class SimplePizzaFactory public Pizza createPizza(String type) Pizza pizza = NULL; if(type.equal(“cheese”) pizza = new CheesePizza(); else if(type.equal(“greek”) pizza = new GreekPizza(); else if(type.equal(“clam”) pizza = new CalmPizza(); return pizza; ,封装创建匹萨的过程，变化时只需要修改该简单工厂,-34-,重整匹萨店PizzaStore,public class PizzaStore SimplePizzaFactory factory; public PizzaStroe(SimplePizzaFactory f) this.factory=f; public Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza; pizza = factory.createPizza(type); pizza.prepare(); pizza.bake(); pizza.cut(); pizza.box(); return pizza; ,-35-,重整匹萨店PizzaStore,-36-,加盟匹萨店,希望在不同地方开设分店 加盟店根据区域特点，需要提供不同风味的匹萨，但需要控制匹萨的制作过程 创建不同区域的各自的匹萨工厂 NYPizzaFactory nyFactory=new NYPizzaFactory(); PizzaStore nyStore=new PizzaStroe(nyFactory); nyStore.orderPizza(“Veggie”);,不同的工厂，除了改变风味外，可能也会改变制作流程！,-37-,给匹萨店设置框架,public abstract class PizzaStore public Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza; pizza = createPizza(type); pizza.prepare(); pizza.bake(); pizza.cut(); pizza.box(); return pizza; abstract Pizza createPizza(String type); ,这些不许变化,每个匹萨店子类必须实现自己的匹萨创建， 但匹萨的制作、包装过程严格受控,-38-,允许子类做决定,PizzStore有成熟的订购系统，由orderPizza处理 保证所有加盟店的订单处理一致 每个PizzaStore的子类必须重新实现createPizza，实现不同风味的匹萨,-39-,开一家匹萨店,public class NYPizzaStore extends PizzaStore Pizza createPizza(String type) if(type.equal(“cheese”) return new NYStyleCheesePizza(); else if(type.equal(“clam”) return new NYStyleClamPizza(); else return null; ,-40-,类结构,创建者,产品,-41-,定义工厂方法模式,工厂方法模式Factory Mothed Pattern：定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类（产品类）是那一个。工厂方法让类把实例化推迟到子类 “工厂方法让子类决定要实例化的类”，不是指子类本身存在决定的逻辑，而是根据用户选择的工厂类型，从而决定了创建的产品类型,-42-,不用工厂方法,若不使用工厂方法，则对匹萨店PizzaStore的依赖很强,public Pizza createPizza(String style, String type) Pizza pizza = null; if(style.equals(“NY”) if(type.equals(“cheese”) pizza = new NYStyleCheesePizza(); else if(type.equals(“clam”) pizza = new NYStyleClamPizza(); if(style.equals(“Chicago”) pizza.prepare(); pizza.bake(); . return pizza; ,匹萨店的createPizza方法 依赖所有具体的匹萨类的实现 任何具体匹萨的改变都会影响 到匹萨店,-43-,依赖倒置原则,要依赖抽象，不要依赖具体类 不能让高层组件依赖低层组件，两者都应该依赖抽象 PizzaStore是高层组件 匹萨的实现是低层组件，PizzaStore依赖了具体匹萨 修改代码：依赖抽象,-44-,依赖倒置,-45-,内容安排,设计模式举例 策略模式 适配器模式 工厂模式 单件模式 模板方法模式,-46-,循序渐进推导单件模式,如何创建一个对象 new MyClass(); 如何创建一个类的唯一实例 只要是公开的类，就可以多次实例化它 如果不是公开的类，同一个包内的类可以实例化它多次 私有构造器 public MyClass private MyClass() 含有私有构造器的类不能被实例化,-47-,循序渐进推导单件模式,什么地方可以访问私有构造器 在MyClass内部的代码能调用私有构造器代码，但由于MyClass无法实例化，导致矛盾的逻辑 解决之道：静态方法 静态方法是一个类方法 public MyClass private MyClass() public static MyClass getInstance() return new MyClass(); ,-48-,单件模式,public class Singleton private static Singleton uniqueInstance; private Singleton() public static Singleton getInstance() if(uniqueInstance=null) uniqueInstance=new Singleton(); return uniqueInstance; ,此部分代码在多线程情况需要完善,-49-,单件模式的定义,单件模式Singleton Pattern：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点 把某个类设计成自己管理的一个单独实例，避免其它类再自行产生实例。要想获得单件实例，单件模式是唯一途径 单件模式提供全局的访问点，当需要实例时，向类查询并返回单个实例,-50-,内容安排,设计模式举例 策略模式 适配器模式 工厂模式 单件模式 模板方法模式,-51-,咖啡和茶的冲泡方法,把水煮沸 用沸水冲泡咖啡 把咖啡倒入杯子 加糖和牛奶,把水煮沸 用沸水冲泡茶叶 把茶倒入杯子 加柠檬,冲泡咖啡,冲泡茶叶,-52-,咖啡类,public class Coffe void prepareRecipe() boilWater(); brewCoffeGrinds(); pourInCup(); addSugarAndMilk(); public void boilWater() . public void brewCoffeGrinds(). public void pourInCup(). public void addSugarAndMilk(). ,-53-,茶类,public class Tea void prepareRecipe() boilWater(); steepTeaBag(); pourInCup(); addLemon(); public void boilWater() .