一文分清Java开发中容易混淆的四大设计模式

作者 | 蔡柱梁

可能很多人认为设计模式只有面试时用到，这也不能算错吧。但是如果仅仅只是面试时背背八股文，在实际工作中遇到了应该使用，却不知道要用，那么你的代码能有多好也是自欺欺人的了。那么什么时候应该使用设计模式呢?

换个角度说吧，大家觉得设计模式是怎么出来的?其实就是大牛们写代码多了，觉得一些高度重复或相似的地方，可以做到更好的“高内聚”，“低耦合”。他们不断改进，然后对他们的这些设计思路进行总结，最后得到的就是我们现在的设计模式。本文就给大家介绍几个常用的设计模式。

1.工厂模式

为什么先说工厂模式呢?因为“工厂”这个概念在我们代码中到处都体现着，很多设计模式也离不开它，以它作为基础演进，所以先要学习它。什么是“工厂”?就像我们生活中的工厂是一样的，就是生产某些“物品”的地方。

在 Java 代码中，我们用各式各样的对象做各种事情，而这个过程中，我们往往是不关心创建过程的，仅仅关注它有那些方法可使用，提供了什么功能。这时，我们可以使用工厂模式进行解耦——创建的行为放在工厂里，而使用的人专注于使用工厂产生的工具。在下面的模板方法、策略模式、适配器模式中，都能看到工厂模式的身影。

我们所说的工厂模式一般有两种：

  • 工厂方法
  • 抽象工厂

(1)工厂方法

工厂方法模式是一种创建型设计模式， 其在父类中提供一个创建对象的方法， 允许子类决定实例化对象的类型。

工厂方法的具体实现思路是：

  • 制定一个创建对象 A 的接口工厂
  • 这个工厂的实现类构建 A 的子类，如：A1、A2、A3……

通过这种方式实现对象和对象的创建的分离，可能觉得很鸡肋吧?下面通过场景对比说明它的好处。

用传统做法与使用了工厂方法的场景对比：

  • 传统写代码
  • 我需要用到某个类，比如 A1，我就 new A1 出来，然后进行业务操作。有一天产品告诉我这段逻辑需要增加一个 A2 的业务操作逻辑，我就得通过条件判断增加逻辑。可是 A1 和 A2 在业务抽象上是一致的，仅仅是实现细节不同(举个例子：好比运输，我用货车运输是运输，我用火车运输也是运输，也就是说运输是目的，我的实现方式可以多样化)。这时，通过 if/else 或 switch 来写就不符合开闭原则了。
  • 用了工厂方法写代码
  • 我代码上一开始就写着是运输工具，用这个运输工具运输(注意这里是抽象概念运输工具而已)。这样，我就可以根据业务计算得到的条件(如：公路/铁路/海运/空运)丢给工厂，工厂给我返回具体的运输工具就行(反正子类能强转成父类)。

使用了工厂方法后，我的业务代码不需要关注具体的运输工具是什么，然后再去看它怎么运输，后续产品加再多运输工具，transport()的这段代码都不会被干扰，符合了开闭原则。

伪代码如下：


public interface TransportToolFactory {
   TransportTool createTool();
}

public class TruckTransportToolFactory implements TransportToolFactory {
   @Override
   public TransportTool createTool() {
       ...
   }
}

public class BoatTransportToolFactory implements TransportToolFactory {
   @Override
   public TransportTool createTool() {
       ...
   }
}

public class Transport {
   private TransportToolFactory factory;
   
   public Transport(int way) {
       if (way == 0) {
           factory = new TruckTransportToolFactory();
       }
       ...
   }
   
   public void transport() {
       TransportTool tool = factory.createTool();
       // 继续业务处理
}
}

简单说下“简单工厂”，伪代码如下：

public void transport() {
   int way = getWay();// 经过计算也好，前端传过来也好，反正得到了具体的运输方式
   TransportTool tool = new TransportToolFactory(way).createTool();
   // 继续业务处理
}

public TransportTool createTool() {
   if (way == 0) {
       // 货车
   }
   ...
}

不过简单工厂的缺点很明显：

没有做到单一职责，从上面的例子不难看出，汽车、轮船、飞机、大炮都包了，如果业务足够复杂，这个工厂类真的是谁维护谁知道!

(2)抽象工厂

抽象工厂模式是一种创建型设计模式， 它能创建一系列相关的对象， 而无需指定其具体类。

在我看来，JDBC 对抽象工厂模式的应用就十分经典。DB 有很多种，但是在不同的公司选择可能都不太一样，有些是 MySQL，有些是 Oracle，甚至有些是 SQL Sever 等等。但是对于我们开发而言，这些都是 DB，如果它们的连接，提交事务，回滚事务等细节都需要我们注意的话(不同 DB 的具体实现处理会有差异)，这显然是很麻烦的，而且我们也不关心。我们要的只是使用 Connection 创建 Session，Session 开启事务等等。

如果有一个类可以将这一系列共性的行为都提取出来(如连接，事务处理等)，我们只要使用这个抽象类和它提供的方法就好了。事实上，JDBC 也的确是这么做的，我们在配置好具体的数据库配置后，在代码上只要用接口 Factory 创建连接、会话，开启事务……

首先，连接是个对象，会话也是对象，事务也是，创建这些对象的方法都抽象到一个工厂里面，而这个工厂本身也只是一个接口定义，这就是所谓的抽象工厂;如果这时我使用的是MySQL，那么刚刚罗列的那些对象都是MySQL定制化的一系列相关对象，这就是所谓的“能创建一系列相关的对象”。

2.模板方法模式

模板方法模式是一种行为设计模式，它在超类中定义了一个算法的框架， 允许子类在不修改结构的情况下重写算法的特定步骤。

模板方法的核心在于抽象上行为性质一样，实际行为上有差别。

举个例子：

我们产品常常要收集各式各样的数据来分析用户行为。有时他们为了效率会给开发一堆电子文档(如 CSV、DOC、TXT等等，这些文档记录着类似的数据，但是数据结构肯定是不同的)，让开发按照他们要求开发个系统功能可以导入，按他们的要求统计这些数据。

对于开发而言，代码是差不多的，都要导入文件，解析文件，逻辑计算后入库。偏偏我们导入文件后，解析文件代码不同，逻辑计算有时也会有差异，但是对于最后一步落库却大概率是一样的。对于这种类型的业务场景，我们可以定个类去规定好这些流程，上游调用时就是调用我这个类的子类，子类会根据自己的业务场景重写自己需要的流程节点的逻辑。

3.策略模式

策略模式是一种行为设计模式， 它能让你定义一系列算法， 并将每种算法分别放入独立的类中， 以使算法的对象能够相互替换。

举例子说明：

我们接入一个审批流组件，我们自己后台也要留一份提审的记录(方便查询和回溯)，现在我们希望我们做的这个功能通用性要强一些，也就是可以做到让其他功能想加入这个审批流程就加入，如：功能鉴权的授权，工作流配置等等。

那么一开始审批时，一定是只有提审数据，而我们的鉴权授权或者工作流配置肯定是没生成到对应表的，只有审批通过后才会真的授权或者生成配置。这时问题来了，当工作流组件回调我们，难道我们每加入一个就 copy 上一个功能的回调代码，删掉修改审批状态后的代码，改改就好了吗?这里得冗余多少代码，哪怕你修改审批流的代码抽取成一个方法，你也会发现每个回调方法里都有你那个方法。

具体伪代码如下：

public class CallBack {
   public void callback1(Param param) {
       // 查询审批记录的合法性

       // 修改审批记录

       // 处理业务逻辑1
   }
   public void callback1(Param param) {
       // 查询审批记录的合法性

       // 修改审批记录

       // 处理业务逻辑2
}
   ......
}

这种场景我们可以使用策略模式优化，我们将处理业务逻辑当成个算法对象抽离出来，不同业务场景的回调业务处理器实现这个抽离接口，用策略自动分配对应的处理器即可。

伪代码如下：

public class CallBack {
   private Strategy strategy = new Strategy();
   public void callback(Param param) {
       // 查询审批记录的合法性
       
       // 修改审批记录
       
       // 处理业务逻辑
       strategy.getHandle(param.getServiceName()).invokeHandle();
   }
}
public class Strategy {
   private Map map;
   
   static {
       map = new HashMap();
       map.put("Service1", new Service1());
       map.put("Service2", new Service2());
       ......
   }
   
   public Iservice getHandle(String serviceName) {
       return map.get(serviceName);
   }
}
public class Service1 implements Iservice {
   @Override
   public void invokeHandle() {
       ...
   }
}
public class Service2 implements Iservice {
   @Override
   public void invokeHandle() {
       ...
   }
}
......

4.适配器模式

适配器模式是一种结构型设计模式， 它能使接口不兼容的对象能够相互合作。

说到适配器，我想大家很快就想到了一个场景：

我们家庭的标准电压是220V左右(实际会有点误差)，我们大家电自然需要这么高的电压才能工作，但是我们小家电呢?如：手机充电，电脑等等。这些小家电往往都会有个“中介”——适配器去帮他们将标准电压转化成他们的适用电压。

其实我们的适配模式也是一样的。这里我们来看下 Spring 的实战使用，上源码：


/**
* Extended variant of the standard {@link ApplicationListener} interface,
* exposing further metadata such as the supported event and source type.
*
* 
As of Spring Framework 4.2, this interface supersedes the Class-based
* {@link SmartApplicationListener} with full handling of generic event types.
*
* @author Stephane Nicoll
* @since 4.2
* @see SmartApplicationListener
* @see GenericApplicationListenerAdapter
*/
public interface GenericApplicationListener extends ApplicationListener, Ordered {
   ...

在 4.2 版本之前，Spring 监听触发事件的监听器使用的是 ApplicationListener，经过这么多迭代后，它想增强下该功能，所以又定义了一个 GenericApplicationListener。但是这里有个问题，以前实现 ApplicationListener 的那些子类也还是要兼容的!!!全部重写，那很累人;不兼容，作为高热度的开源框架，这是不能接受的。这时，Spring 的作者就采用了适配模式，具体应用代码如下：

public class SimpleApplicationEventMulticaster extends AbstractApplicationEventMulticaster {
   // 我们都知道 spring 的广播事件都是是用了这个接口，我们看下 spring 是怎么做兼容的
   @Override
public void multicastEvent(final ApplicationEvent event, @Nullable ResolvableType eventType) {
ResolvableType type = (eventType != null ? eventType : resolveDefaultEventType(event));
Executor executor = getTaskExecutor();
       // 重点在这 getApplicationListeners(event, type)，看看他们是怎么 get 这个 list 的
       // getApplicationListeners 是父类 AbstractApplicationEventMulticaster 的方法
for (ApplicationListener listener : getApplicationListeners(event, type)) {
if (executor != null) {
executor.execute(() -> invokeListener(listener, event));
}
else {
invokeListener(listener, event);
}
}
}
}

AbstractApplicationEventMulticaster#getApplicationListeners 里面做了大量的性能优化，不是本文的重点，所以这里跳过了。大家只要知道它第一次拿的地方是：

AbstractApplicationEventMulticaster#retrieveApplicationListeners 。

这就够了，而这个方法里面给 list 添加元素的方法是：

AbstractApplicationEventMulticaster#supportsEvent(ApplicationListener, ResolvableType, Class)，这才是我们要看的代码。

protected boolean supportsEvent(
     ApplicationListener listener, ResolvableType eventType, @Nullable Class sourceType) {
  // 这里先看下这个 listener 是不是 GenericApplicationListener 的子类
  // 不是就转化成 GenericApplicationListener，这样以前 ApplicationListener 的子类就能被兼容了
  GenericApplicationListener smartListener = (listener instanceof GenericApplicationListener ?
        (GenericApplicationListener) listener : new GenericApplicationListenerAdapter(listener));
  return (smartListener.supportsEventType(eventType) && smartListener.supportsSourceType(sourceType));
}

5.总结

希望上面的几个设计模式的应用例子能给大家一点启发，能在自己工作中找到共同点去尝试应用。不过，也不要滥用设计模式，因为一些刚起步的公司，业务方向也还不稳定，很难去抽取共同的抽象部分又或者由于业务太简单了，造成了过度设计，这些都是不可取的。

作者介绍

蔡柱梁，社区编辑，从事Java后端开发8年，做过传统项目广电BOSS系统，后投身互联网电商，负责过订单，TMS，中间件等。

当前名称：一文分清Java开发中容易混淆的四大设计模式
网页URL：http://www.shufengxianlan.com/qtweb/news40/474440.html

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