设计模式（四）行为型

设计模式（行为型）

前面我们已经学习了12种设计模式，分为两类：

创建型：关注对象创建

结构型：关注类和对象的结构组织

我们接着来看最后一种设计模式，也是最多的一种，行为型设计模式关注系统中对象之间的交互，研究系统在运行时对象之间的相互通信与协作，进一步明确对象的职责。

解释器模式

这种模式的使用场景较少，很少使用的一种设计模式，这里提一下就行。

解释器顾名思义，就是对我们的语言进行解释，根据不同的语义来做不同的事情，比如我们在SE中学习的双栈计算器，正是根据我们输入的算式，去进行解析，并根据不同的运算符来不断进行计算。

比如我们输入：1+2*3

那么计算器就会进行解析然后根据语义优先计算2*3的结果然后在计算1+6最后得到7，详细实现请参考JavaSE篇双栈计算器实现。

模板方法模式

模板方法模式我们之前也见到过许多，我们先来看看什么是模板方法。

有些时候，我们的业务可能需要经历很多个步骤来完成，比如我们生病了在医院看病，首先是去门诊挂号，然后等待叫号，然后是去找医生看病，确定病因后，就根据医生的处方去前台开药，最后付钱。这一整套流程看似是规规矩矩的，但是在这其中，某些步骤并不是确定的，比如医生看病这一步，由于不同的病因，可能会进行不同的处理，最后开出来的药方也会不同，所以，整套流程中，有些操作是固定的，有些操作可能需要根据具体情况而定。

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在我们的程序中也是如此，可能某些操作是固定的，我们就可以直接在类中对应方法进行编写，但是可能某些操作需要视情况而定，由不同的子类实现来决定，这时，我们就需要让这些操作由子类来延迟实现了。现在我们就需要用到模板方法模式。

我们先来写个例子：

现在我们定义好了抽象方法，只是将具体的流程先定义出来了，但是部分方法需要根据实现决定：

这样，我们就有了一个具体的实现类，并且由于看病的逻辑已经由父类定义好了，所以子类只需要实现需要实现的部分即可，这样我们就实现了简单的模板方法模式：

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最后我们来看看在JUC中讲解AQS源码实现中出现的代码：

模板方法模式，实际上部分功能的实现是在子类完成的：

是不是现在感觉，这种层层套娃的写法，好像并不是这些大佬故意为了装逼才这样写的，而是真的在遵守规范编写，让代码更易懂一些，甚至你现在再回去推一遍会发现思路非常清晰。当然，除了这里之外，还有很多框架都使用了模板方法模式来设计类结构，还请各位小伙伴自行探索。

责任链模式

责任链模式也非常好理解，比如我们的钉钉审批，实际上就是一条流水线一样的操作，由你发起申请，然后经过多个部门主管审批，最后才能通过，所以你的申请表相当于是在一条责任链上传递。当然除了这样的直线型责任链之外，还有环形、树形等。

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实际上我们之前也遇到过很多种责任链，比如JavaWeb中学习的Filter过滤器，正是采用的责任链模式，通过将请求一级一级不断向下传递，来对我们所需要的请求进行过滤和处理。

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这里我们就使用责任链模式来模拟一个简单的面试过程，我们面试也是一面二面三面这样走的流程，这里我们先设计一下责任链上的各个处理器：

因为面试有很多轮，所以我们这里创建几个处理器的实现：

这样我们就编写好了每一轮的面试流程，现在我们就可以构建一个责任链了：

可以看到最后结果也是按照我们的责任链来进行的。

命令模式

大家有没有发现现在的家电都在趋向于智能化，通过一个中央控制器，我们就可以对家里的很多电器进行控制，比如国内做的比较好的小米智能家居系列，还有Apple的HomeKit等，我们只需要在一个终端上进行操作，就可以随便控制家里的电器。

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比如现在我们有很多的类，彩电、冰箱、空调、洗衣机、热水器等，既然现在我们要通过一个遥控器去控制他们，那么我们就需要将控制这些电器的指令都给设计好才行，并且还不能有太强的关联性。

所有的电器肯定需要通过蓝牙或是红外线接受遥控器发送的请求，所以所有的电器都是接收者：

接着我们要控制这些电器，那么肯定需要一个指令才能控制：

最后我们来安排一个遥控器：

比如现在我们创建一个空调，那么它就是作为我们命令的接收者：

现在我们创建一个开启空调的命令：

最后我们只需要通过遥控器发送出去就可以了：

通过这种方式，遥控器这个角色并不需要知道具体会执行什么，只需要发送命令即可，遥控器和电器的关联性就不再那么强了。

迭代器模式

迭代器我们在JavaSE篇就已经讲解过了，迭代器可以说是我们学习Java语言的基础，没有迭代器，集合类的遍历就成了问题，正是因为有迭代器的存在，我们才能更加优雅的使用foreach语法。

回顾我们之前使用迭代器的场景：

编译之后的代码如下：

可以看到，当我们使用迭代器对List进行遍历时，实际上就像一个指向列表头部的指针，我们通过不断向后移动指针来依次获取所指向的元素：

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这里，我们依照JDK提供的迭代器接口（JDK已经为我们定义好了一个迭代器的具体相关操作），也来设计一个迭代器：

现在我们就可以将数据存放在此集合中了：

接着我们就可以来实现迭代器接口了：

接着，我们就可以对我们自己编写的一个简单集合类进行迭代了：

最后编译出来的样子：

这样我们就实现了一个迭代器来遍历我们的元素。

中介者模式

在早期，我们想要和别人进行语音聊天，一般都是通过电话的方式，我们通过拨打他人的电话号码，来建立会话，不过这样有一个问题，比如我现在想要通知通知3个人某件事情，那么我就得依次给三个人打电话，甚至还会遇到一种情况，就是我们没有某个人的电话号码，但是其他人有，这时还需要告知这个人并进行转告，就很麻烦。

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但是现在我们有了Facetime、有了微信，我们可以同时让多个人参与到群通话中进行群聊，这样我们就不需要一个一个单独进行通话或是转达了。实际上正是依靠了一个中间商给我们提供了进行群体通话的平台，我们才能实现此功能，而这个平台实际上就是一个中间人。又比如我们想要去外面租房，但是我们怎么知道哪里有可以租的房子呢？于是我们就会上各大租房APP上去找房源，同样的，如果我们现在有房子需要出租，我们也不知道谁会想要租房子，同样的我们也会把房子挂在租房APP上展示，而当我们去租房时或是出租时，就会有一个称为中介的人来跟我们对接，实际上也是一种中介的模式。

在我们的程序中，可能也会出现很多的对象，但是这些对象之间的相互调用关系错综复杂，可能一个对象要做什么事情就得联系好几个对象：

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但是如果我们在这中间搞一个中间人：

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这样当我们要联系其他人时，一律找中介就可以了，中介存储了所有人的联系方式，这样就不会像上面一样乱成一团了。这里我们就以房产中介的例子来编写：

接着就是用户了，用户有两种角色，一种是租房，一种是出租：

现在我们来测试一下：

中介者模式优化了原有的复杂多对多关系，而是将其简化为一对多的关系，更容易理解一些。

备忘录模式

2021年10月1日下午，河南驻马店的一名13岁女中学生，因和同学发生不愉快喝下半瓶百草枯。
10月5日，抢救四天情况恶化，家属泣不成声称“肺部一个小时一变”。
10月6日下午，据武警河南省总队医院消息，“目前女孩仍在医院救治。”

喝下百草枯，会给你后悔的时间，但是不会给你后悔的机会（百草枯含有剧毒物质，会直接导致肺部纤维化，这是不可逆的，一般死亡过程在一周左右，即使家里花了再多的钱，接受了再多的治疗，也无法逆转这一过程）相信如果再给这位小女孩一次机会，回到拿起百草枯的那一刻，一定不会再冲动地喝下了吧。

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备忘录模式，就为我们的软件提供了一个可回溯的时间节点，可能我们程序在运行过程中某一步出现了错误，这时我们就可以回到之前的某个被保存的节点上重新来过（就像艾克的大招），我们平时编辑文本的时候，当我们编辑出现错误时，就需要撤回，而我们只需要按下Ctrl+Z就可以回到上一步，这样就大大方便了我们的文本编辑。

其实备忘录模式也可以应用到我们的程序中，如果你学习过安卓开发，安卓程序在很多情况下都会重新加载Activity，实际上安卓中Activity的onSaveInstanceState和onRestoreInstanceState就是用到了备忘录模式，分别用于保存和恢复，这样就算重新加载也可以恢复到之前的状态。

这里我们就模拟一下对象的状态保存：

接着我们需要保存它在某一时刻的状态，我们来编写一个状态保存类：

接着我们来将状态的保存和恢复操作都实现一下：

现在我们来测试一下吧：

可以看到，虽然在学习Java的过程中，中途摆烂了，但是我们可以时光倒流，回到还没开始摆烂的时候，继续学习Java：

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不过备忘录模式为了去保存对象的状态，会占用大量的资源，尤其是那种属性很多的对象，我们需要合理的使用才能保证程序稳定运行。

观察者模式

牵一发而动全身，一幅有序摆放的多米诺骨牌，在我们推到第一个骨牌时，后面的骨牌会不断地被上一个骨牌推倒：

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在Java中，一个对象的状态发生改变，可能就会影响到其他的对象，与之相关的对象可能也会联动的进行改变。还有我们之前遇到过的监听器机制，当具体的事件触发时，我们在一开始创建的监听器就可以执行相关的逻辑。我们可以使用观察者模式来实现这样的功能，当对象发生改变时，观察者能够立即观察到并进行一些联动操作，我们先定义一个观察者接口：

接着我们来写一个支持观察者的实体类：

接着我们就可以测试一下了：

这样，我们就简单实现了一下观察者模式，当然JDK也为我们提供了实现观察者模式相关的接口：

我们来测试一下吧：

状态模式

在标准大气压下，水在0度时会结冰变成固态，在0-100度之间时，会呈现液态，100度以上会变成气态，水这种物质在不同的温度下呈现出不同的状态，而我们的对象，可能也会像这样存在很多种状态，甚至在不同的状态下会有不同的行为，我们就可以通过状态模式来实现。

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我们来设计一个学生类，然后学生的学习方法会根据状态不同而发生改变，我们先设计一个状态枚举：

接着我们来编写一个学生类：

我们来看看，在不同的状态下，是否学习会出现不同的效果：

状态模式更加强调当前的对象所处的状态，我们需要根据对象不同的状态决定其他的处理逻辑。

策略模式

对面卡兹克打野被开了，我们是去打小龙还是打大龙呢？这就要看我们团队这一局的打法策略了。

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我们可以为对象设定一种策略，这样对象之后的行为就会按照我们在一开始指定的策略而决定了，看起来和前面的状态模式很像，但是，它与状态模式的区别在于，这种转换是“主动”的，是由我们去指定，而状态模式，可能是在运行过程中自动切换的。

其实策略模式我们之前也遇到过，比如线程池的拒绝策略：

可以看到，我们如果使用AbortPolicy，那么就是直接抛出异常：

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我们也可以使用其他的策略：

这种策略就会从等待队列中踢出一个之前的，不过我们这里的等待队列是没有容量的那种，所以会直接炸掉：

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至于具体原因，可以回去看看JUC篇视频教程。

再比如我们现在有一个排序类，但是根据不同的策略，会使用不同的排序方案：

现在我们编写一个排序类：

现在我们就可以指定不同的策略进行排序了：

访问者模式

公园中存在多个景点，也存在多个游客，不同的游客对同一个景点的评价可能不同；医院医生开的处方单中包含多种药元素，査看它的划价员和药房工作人员对它的处理方式也不同，划价员根据处方单上面的药品名和数量进行划价，药房工作人员根据处方单的内容进行抓药，相对于处方单来说，划价员和药房工作人员就是它的访问者，不过访问者的访问方式可能会不同。

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在我们的Java程序中，也可能会出现这种情况，我们就可以通过访问者模式来进行设计。

比如我们日以继夜地努力，终于在某某比赛赢得了冠军，而不同的人对于这分荣誉，却有着不同的反应：

我们首先定义一个访问者接口：

然后就是访问者相关的实现了：

可以看到，这里我们就设计了四种访问者，但是不同的访问者对于某一件事务的处理可能会不同。访问者模式把数据结构和作用于结构上的操作解耦，使得操作集合可相对自由地演化，我们上面就是将奖项本身的属性和对于奖项的不同操作进行了分离。