大型Java進階專題(八) 設計模式之適配器模式、裝飾者模式、觀察者模式
前言
今天開始我們專題的第八課了。本章節將介紹：三個設計模式，適配器模式、裝飾者模式和觀察者模式。通過學習適配器模式，可以優雅的解決程式碼功能的兼容問題。另外有重構需求的人群一定需要掌握裝飾者模式。本章節參考資料書籍《Spring 5核心原理》中的第一篇 Spring 內功心法（Spring中常用的設計模式）（沒有電子檔，都是我取其精華並結合自己的理解，一個字一個字手敲出來的，如果覺得本文對你有用，請點個推薦）。
適配器模式
適配器模式的應用場景
適配器模式（Adapter Pattern）是指將一個類的介面轉換成客戶期望的另一個介面，使原本的介面不兼容的類可以一起工作，屬於結構型設計模式。
適配器適用於以下幾種業務場景：
1、已經存在的類，它的方法和需求不匹配（方法結果相同或相似）的情況。
2、適配器模式不是軟體設計階段考慮的設計模式，是隨著軟體維護，由於不同產品、不同廠家造成功能類似而介面不相同情況下的解決方案。有點亡羊補牢的感覺。生活中也非常的應用場景，例如電源插轉換頭、手機充電轉換頭、顯示器轉接頭。
在中國民用電都是 220V 交流電，但我們手機使用的鋰電池使用的 5V 直流電。因此，我 們給手機充電時就需要使用電源適配器來進行轉換。下面我們有程式碼來還原這個生活場 景，創建 AC220 類，表示 220V 交流電：
package com.study;
/**
* @author wangzhongyuan
*/
public class AC220 {
public int outputAC220V(){
int output = 220;
System.out.println("提供220V交流電");
return output;
}
}
創建5V電源的介面：
package com.study;
/**
* @author wangzhongyuan
*/
public interface DC5 {
int output5V();
}
創建提供5V電源的適配器：
package com.study;
/**
* @author wangzhongyuan
*/
public class PowerAdapter implements DC5{
AC220 ac220;
public PowerAdapter(AC220 ac220) {
this.ac220 = ac220;
}
@Override
public int output5V() {
int outputAC220V = ac220.outputAC220V();
System.out.println("將220v轉換成5v");
return outputAC220V/44;
}
}
測試程式碼：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/20 11:17 下午
*/
public class DemoTest {
public static void main(String[] args) {
DC5 powerAdapter = new PowerAdapter(new AC220());
powerAdapter.output5V();
}
}
輸出結果：
從上面的程式碼樣式可以看出，適配器就是通過增加一個適配器類持有原有提供者的對象，實現了二者的兼容。
適配模式的優缺點
優點：
1、能提高類的透明性和復用，現有的類復用但不需要改變。
2、目標類和適配器類解耦，提高程式的擴展性。
3、在很多業務場景中符合開閉原則。
缺點：
1、適配器編寫過程需要全面考慮，可能會增加系統的複雜性。
2、增加程式碼閱讀難度，降低程式碼可讀性，過多使用適配器會使系統程式碼變得凌亂。
裝飾者模式
裝飾者模式的應用場景
裝飾者模式（Decorator Pattern）是指在不改變原有對象的基礎之上，將功能附加到對 象上，提供了比繼承更有彈性的替代方案（擴展原有對象的功能），屬於結構型模式。 裝飾者模式在我們生活中應用也比較多如給煎餅加雞蛋；給蛋糕加上一些水果；給房子 裝修等，為對象擴展一些額外的職責。裝飾者在程式碼程式中適用於以下場景：
1、用於擴展一個類的功能或給一個類添加附加職責。
2、動態的給一個對象添加功能，這些功能可以再動態的撤銷。
程式碼實現
來看一個這樣的場景，上班族白領其實大多有睡懶覺的習慣，每天早上上班都是踩點，於是很多小夥伴為了多賴一會兒床都不吃早餐。那麼，也有些小夥伴可能在上班路上碰 到賣煎餅的路邊攤，都會順帶一個到公司茶水間吃早餐。賣煎餅的大姐可以給你的煎餅 加雞蛋，也可以加香腸。
創建煎餅類：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/20 11:57 下午
*/
public class Battercake {
public String getMsg(){
return "煎餅";
}
public int getPrice(){
return 5;
}
}
給煎餅加個蛋：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/20 11:59 下午
*/
public class BattercakeWithEgg extends Battercake{
@Override
public String getMsg() {
return super.getMsg() + "加雞蛋";
}
@Override
public int getPrice() {
return super.getPrice() + 1;
}
}
再加個烤腸：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/21 12:00 上午
*/
public class BatterCakeWithEggAndSausage extends BattercakeWithEgg{
@Override
public String getMsg() {
return super.getMsg() +"加烤腸";
}
@Override
public int getPrice() {
return super.getPrice() + 3;
}
}
測試程式碼：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/21 12:01 上午
*/
public class DemoTest {
public static void main(String[] args) {
BatterCakeWithEggAndSausage batterCakeWithEggAndSausage = new BatterCakeWithEggAndSausage();
String msg = batterCakeWithEggAndSausage.getMsg();
int price = batterCakeWithEggAndSausage.getPrice();
System.out.println("買了："+msg+"，價格為："+price);
}
}
輸出結果：
運行結果沒有問題，但是如果用戶需要一個加 2 個雞蛋加 1 根香腸的煎餅，那麼用我們現在的類結構是創建不出來的，也無法自動計算出價格，除非再創建一個類做訂製。 如果需求再變，一直加訂製顯然是不科學的。那麼下面我們就用裝飾者模式來解決上面 的問題。
創建煎餅抽象類：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/21 12:18 上午
*/
public abstract class AbstractBatterCake {
protected abstract String getMsg();
protected abstract int getPrice();
}
創建基礎套餐煎餅：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/21 12:19 上午
*/
public class BatterCakeWithBase extends AbstractBatterCake{
@Override
protected String getMsg() {
return "煎餅";
}
@Override
protected int getPrice() {
return 5;
}
}
創建額外套餐的抽象裝飾類：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/21 12:21 上午
*/
public abstract class BatterCakeDecorator extends AbstractBatterCake{
AbstractBatterCake batterCake;
public BatterCakeDecorator(AbstractBatterCake batterCake) {
this.batterCake = batterCake;
}
protected abstract void doSomething();
@Override
protected String getMsg() {
return this.batterCake.getMsg();
}
@Override
protected int getPrice() {
return this.batterCake.getPrice();
}
}
創建加雞蛋套餐：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/20 11:59 下午
*/
public class BattercakeWithEgg extends BatterCakeDecorator{
public BattercakeWithEgg(AbstractBatterCake batterCake) {
super(batterCake);
}
@Override
protected void doSomething() {
}
@Override
public String getMsg() {
return super.getMsg() + "加雞蛋";
}
@Override
public int getPrice() {
return super.getPrice() + 1;
}
}
創建加烤腸套餐：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/21 12:00 上午
*/
public class BatterCakeWithSausage extends BatterCakeDecorator{
public BatterCakeWithSausage(AbstractBatterCake batterCake) {
super(batterCake);
}
@Override
protected void doSomething() {
}
@Override
public String getMsg() {
return super.getMsg() +"加烤腸";
}
@Override
public int getPrice() {
return super.getPrice() + 3;
}
}
測試程式碼：
package com.study;
/**
* @author wang.zhongyuan
* @version 1.0
* @date 2020/7/21 12:01 上午
*/
public class DemoTest {
public static void main(String[] args) {
AbstractBatterCake batterCake;
batterCake = new BatterCakeWithBase();
batterCake = new BattercakeWithEgg(batterCake);
batterCake = new BatterCakeWithSausage(batterCake);
//再加個雞蛋
batterCake = new BattercakeWithEgg(batterCake);
System.out.println(batterCake.getMsg()+"，價格："+batterCake.getPrice());
}
}
輸出結果：
裝飾者模式最本質的特徵是講原有類的附加功能抽離出來，簡化原有類的邏輯。通過這樣兩個案例，我們可以總結出來，其實抽象的裝飾者是可有可無的，具體可以根據業務模型來選擇。
裝飾者模式與適配器模式對比
裝飾者和適配器模式都是包裝模式（Wrapper Pattern），裝飾者也是一種特殊的代理模式。
裝飾者模式 適配器模式
形式 是一種非常特別的適配器模式 沒有層級關係， 裝飾器模式有層級關係
定義 裝飾者和被裝飾者都實現同一個介面， 適配器和被適配者沒有必然的聯繫，通 常是採用繼承或代理的形式進行包裝
主要目的是為了擴展之後依舊保 留 OOP 關係
關係 滿足 is-a 的關係 滿足 has-a 的關係
功能 注重覆蓋、擴展 注重兼容、轉換
設計 前置考慮 後置考慮
裝飾者模式的優缺點
優點：
1、裝飾者是繼承的有力補充，比繼承靈活，不改變原有對象的情況下動態地給一個對象擴展功能，即插即用。
2、通過使用不同裝飾類以及這些裝飾類的排列組合，可以實現不同效果。
3、裝飾者完全遵守開閉原則。
缺點：
1、會出現更多的程式碼，更多的類，增加程式複雜性。
2、動態裝飾時，多層裝飾時會更複雜。
觀察者模式
觀察者模式的應用場景
觀察者模式（Observer Pattern）定義了對象之間的一對多依賴，讓多個觀察者對象同 時監聽一個主體對象，當主體對象發生變化時，它的所有依賴者（觀察者）都會收到通 知並更新，屬於行為型模式。觀察者模式有時也叫做發布訂閱模式。觀察者模式主要用 於在關聯行為之間建立一套觸發機制的場景。
程式碼實現
小夥伴們肯定都刷過抖音，遇到喜歡的作品都會點個❥喜歡，我們通過模擬喜歡這個事件來實踐下觀察者模式。當你點擊喜歡時，會觸發兩個事件，一個喜歡數量會增加+1，二是作者會受到消息。你可能會想到MQ，非同步隊列等，其實JDK本身就提供這樣的API。
創建事件模型類，用於區分什麼樣的事件，觀察者可以根據不同事件類型做不同處理：
package com.study.demo4;
/**
* 事件模型
* @Author wangzhongyuan
* @Date 2020/7/21 11:28
* @Version 1.0
**/
public enum EventModel {
LIKE_EVENT("喜歡事件",1,null),
MCOMENT_ENVET("評論事件",2,null)
;
private String message;
private int type;
private Object date;
EventModel(String message, int type, Object date) {
this.message = message;
this.type = type;
this.date = date;
}}
創建事件類，被觀察者對象，調用方可以向該對象中傳送事件：
package com.study.demo4;
import java.util.Observable;
/**
* 事件匯流排(被觀察者)
* @Author wangzhongyuan
* @Date 2020/7/21 11:24
* @Version 1.0
**/
public class EventBus extends Observable{
/**
* 被觀察者方法
* @param eventModel
*/
public void postEvent(EventModel eventModel){
System.out.println("推送事件");
setChanged();
//通知觀察者
notifyObservers(eventModel);
}
}
創建不同業務的觀察者:
package com.study.demo4;
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
/**
* 觀察者1
*
* @Author 19054253
* @Date 2020/7/21 11:32
* @Version 1.0
**/
public class OneObserver implements Observer {
public void update(Observable o, Object arg) {
System.out.println("觀察1,監聽到了事件,觸發:給作者推送消息!");
}
}
package com.study.demo4;
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
/**
* 觀察者2
*
* @Author 19054253
* @Date 2020/7/21 11:48
* @Version 1.0
**/
public class TwoObserver implements Observer {
public void update(Observable o, Object arg) {
System.out.println("觀察2,監聽到了事件,觸發:喜歡總數+1");
}
}
調用測試:
package com.study.demo4;
/**
* @Author wangzhongyuan
* @Date 2020/7/21 11:35
* @Version 1.0
**/
public class DemoTest {
public static void main(String[] args) {
//被觀察者
EventBus eventBus = new EventBus();
//觀察者
OneObserver oneObserver = new OneObserver();
TwoObserver twoObserver = new TwoObserver();
//監聽觀察者
eventBus.addObserver(oneObserver);
eventBus.addObserver(twoObserver);
//被觀察者觸發事件
eventBus.postEvent(EventModel.LIKE_EVENT);
}
}
輸出結果:
從上面程式碼可以看出來，觀察者模式的本質就是，被觀察者對象持有觀察者對象的引用，由被觀察者去通知了觀察者去做了某件事。JDK源碼中，觀察者模式也應用非常多。例如java.awt.Event就是觀察者模式的一種，只不過Java很少被用來寫桌面程式。以上就是我模擬的事件機制。
觀察模式的優缺點
優點：
1、觀察者和被觀察者之間建立了一個抽象的耦合。
2、觀察者模式支援廣播通訊。
缺點：
1、觀察者之間有過多的細節依賴、提高時間消耗及程式的複雜度。
2、使用要得當，要避免循環調用。
