写代码的艺术：行为型模式点亮代码之道

行为型模式：对象交互与通信的指南

概述：行为型模式

软件设计模式是一套可重用的解决方案，用于解决常见的软件设计问题。其中，行为型模式专注于指导我们如何设计对象之间的交互和沟通，从而实现代码的可维护性和可扩展性。

策略模式：算法的动态切换

想象一下，你有一个排序应用程序，可以按不同的标准（例如名称、价格或日期）对项目进行排序。使用策略模式，你可以将排序算法与应用程序分开。应用程序代码负责调用排序函数，而算法本身由策略对象实现。通过这种方式，你可以轻松地切换算法，而无需修改应用程序代码。

// 策略接口
interface SortStrategy {
    void sort(List<Item> items);
}

// 具体策略
class NameSortStrategy implements SortStrategy {
    @Override
    public void sort(List<Item> items) {
        items.sort(Comparator.comparing(Item::getName));
    }
}

// 应用程序
class SortApplication {
    private SortStrategy strategy;

    public SortApplication(SortStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void sortItems(List<Item> items) {
        strategy.sort(items);
    }
}

模板方法模式：通用算法框架

现在，考虑一个场景，你有一个通用算法，例如计算某个表达式。算法的步骤可能是通用的，但具体计算可能因表达式不同而异。模板方法模式允许你定义算法的骨架，并为子类实现留出具体步骤的缺口。这使你可以创建新的算法，而无需修改现有代码。

// 模板类
abstract class ExpressionEvaluator {
    protected abstract double calculate();

    public double evaluate() {
        // 模板方法，定义算法的骨架
        double result = calculate();
        return result;
    }
}

// 具体子类
class SumExpressionEvaluator extends ExpressionEvaluator {
    @Override
    protected double calculate() {
        // 计算求和的具体步骤
        return 1 + 2 + 3;
    }
}

观察者模式：松散耦合事件处理

想象一个电子商务应用程序，当用户完成订单时，需要触发一系列操作，例如发送电子邮件确认、扣除库存并生成发票。使用观察者模式，你可以让不同的对象（观察者）订阅事件（用户完成订单），并在事件发生时对其做出响应。这消除了对象之间的紧密耦合。

// 事件类
class OrderCompletedEvent {
    private Order order;

    public OrderCompletedEvent(Order order) {
        this.order = order;
    }

    public Order getOrder() {
        return order;
    }
}

// 观察者接口
interface OrderCompletedObserver {
    void update(OrderCompletedEvent event);
}

// 具体观察者
class EmailConfirmationObserver implements OrderCompletedObserver {
    @Override
    public void update(OrderCompletedEvent event) {
        // 发送电子邮件确认
    }
}

责任链模式：请求处理的分解

考虑一个处理请求的系统，例如网络服务器。请求可以以不同的方式处理，例如验证、授权或日志记录。使用责任链模式，你可以将请求处理过程分解为一系列步骤，每个步骤由不同的对象（处理器）负责。请求沿链条传递，直到找到一个处理器可以处理它。

// 处理器接口
interface RequestProcessor {
    boolean process(Request request);
    void setNext(RequestProcessor next);
}

// 具体处理器
class AuthenticationProcessor implements RequestProcessor {
    private RequestProcessor next;

    @Override
    public boolean process(Request request) {
        // 执行认证处理
        if (request.isAuthenticated()) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    @Override
    public void setNext(RequestProcessor next) {
        this.next = next;
    }
}

// 应用程序
class RequestHandler {
    private RequestProcessor chain;

    public RequestHandler() {
        // 初始化处理器链
        chain = new AuthenticationProcessor()
            .setNext(new AuthorizationProcessor())
            .setNext(new LoggingProcessor());
    }

    public void handleRequest(Request request) {
        // 将请求传递给处理器链
        boolean processed = chain.process(request);
    }
}

总结

行为型模式为我们提供了指导，以设计灵活、可维护且可扩展的对象交互和通信机制。策略模式、模板方法模式、观察者模式和责任链模式是其中一些最有用的行为型模式，它们在各种软件开发场景中都得到了广泛的应用。

常见问题解答

• 行为型模式什么时候使用？

  • 当需要动态切换算法或行为时使用策略模式。
  • 当需要创建通用算法框架并允许子类定制具体步骤时使用模板方法模式。
  • 当需要松散耦合地处理事件时使用观察者模式。
  • 当需要将请求处理过程分解为一系列步骤时使用责任链模式。

• 策略模式和工厂模式有什么区别？

  • 策略模式用于动态切换算法或行为，而工厂模式用于创建对象。

• 模板方法模式和抽象类有什么区别？

  • 模板方法模式定义算法的骨架，并允许子类定制具体步骤，而抽象类仅定义公共接口。

• 观察者模式和发布-订阅模式有什么区别？

  • 这两种模式本质上是相同的。

• 责任链模式和过滤器模式有什么区别？

  • 责任链模式用于将请求处理分解为一系列步骤，而过滤器模式用于筛选对象。