设计模式分解java(2)

设计模式分解java(2)
2010年12月20日
　　当然也可以结合工厂模式来创建AbstractSpoon实例。　　在Java中Prototype模式变成clone()方法的使用，由于Java的纯洁的面向对象特性，
　　　　使得在Java中使用设计模式变得很自然，两者已经几乎是浑然一体了。这反映在很多模式上，如Interator遍历模式。
　　　　/**------------------------------------------------------------------------------*/
　　　　创建模式.Builder
　　　　Builder模式定义:
　　　　将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示.
　　　　Builder模式是一步一步创建一个复杂的对象,它允许用户可以只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们.
　　　　用户不知道内部的具体构建细节.Builder模式是非常类似抽象工厂模式,
　　　　细微的区别大概只有在反复使用中才能体会到.
　　　　为何使用?
　　　　是为了将构建复杂对象的过程和它的部件解耦.注意: 是解耦过程和部件.
　　　　因为一个复杂的对象,不但有很多大量组成部分,如汽车,有很多部件:车轮 方向盘 发动机还有各种小零件等等,
　　　　部件很多,但远不止这些,如何将这些部件装配成一辆汽车,这个装配过程也很复杂(需要很好的组装技术),
　　　　Builder模式就是为了将部件和组装过程分开.
　　　　如何使用?
　　　　首先假设一个复杂对象是由多个部件组成的,Builder模式是把复杂对象的创建和部件的创建分别开来,
　　　　分别用Builder类和Director类来表示.
　　　　首先,需要一个接口,它定义如何创建复杂对象的各个部件:
　　　　public interface Builder {
　　　　//创建部件A　　比如创建汽车车轮
　　　　void buildPartA();
　　　　//创建部件B 比如创建汽车方向盘
　　　　void buildPartB();
　　　　//创建部件C 比如创建汽车发动机
　　　　void buildPartC();
　　　　//返回最后组装成品结果 (返回最后装配好的汽车)
　　　　//成品的组装过程不在这里进行,而是转移到下面的Director类中进行.
　　　　//从而实现了解耦过程和部件
　　　　Product getResult();
　　　　}
　　　　用Director构建最后的复杂对象,而在上面Builder接口中封装的是如何创建一个个部件
　　　　(复杂对象是由这些部件组成的),也就是说Director的内容是如何将部件最后组装成成品:
　　　　public class Director {
　　　　private Builder builder;
　　　　public Director( Builder builder ) {
　　　　this.builder = builder;
　　　　}
　　　　// 将部件partA partB partC最后组成复杂对象
　　　　//这里是将车轮 方向盘和发动机组装成汽车的过程
　　　　public void construct() {
　　　　builder.buildPartA();
　　　　builder.buildPartB();
　　　　builder.buildPartC();
　　　　}
　　　　}
　　　　Builder的具体实现ConcreteBuilder:
　　　　通过具体完成接口Builder来构建或装配产品的部件;
　　　　定义并明确它所要创建的是什么具体东西;
　　　　提供一个可以重新获取产品的接口:
　　　　public class ConcreteBuilder implements Builder {
　　　　Part partA, partB, partC;
　　　　public void buildPartA() {
　　　　//这里是具体如何构建partA的代码
　　　　};
　　　　public void buildPartB() {
　　　　//这里是具体如何构建partB的代码
　　　　};
　　　　public void buildPartC() {
　　　　//这里是具体如何构建partB的代码
　　　　};
　　　　public Product getResult() {
　　　　//返回最后组装成品结果
　　　　};
　　　　}
　　复杂对象:产品Product:
　　　　public interface Product { }
　　　　复杂对象的部件:
　　　　public interface Part { }
　　　　我们看看如何调用Builder模式:
　　　　ConcreteBuilder builder = new ConcreteBuilder();
　　　　Director director = new Director( builder );
　　　　director.construct();
　　　　Product product = builder.getResult();
　　　　Builder模式的应用
　　　　在Java实际使用中,我们经常用到"池"(Pool)的概念,当资源提供者无法提供足够的资源,
　　　　并且这些资源需要被很多用户反复共享时,就需要使用池.
　　　　"池"实际是一段内存,当池中有一些复杂的资源的"断肢"(比如数据库的连接池,也许有时一个连接会中断),
　　　　如果循环再利用这些"断肢",将提高内存使用效率,提高池的性能.
　　　　修改Builder模式中Director类使之能诊断"断肢"断在哪个部件上,再修复这个部件.
　　　　/**------------------------------------------------------------------------------*/
　　　　创建模式.Singleton
　　　　定义:
　　　　Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中，一个类Class只有一个实例存在。
　　　　在很多操作中，比如建立目录 数据库连接都需要这样的单线程操作。
　　　　还有, singleton能够被状态化; 这样，多个单态类在一起就可以作为一个状态仓库一样向外提供服务，比如，你要论坛中的帖子计数器，每次浏览一次需要计数，单态类能否保持住这个计数，并且能synchronize的安全自动加1，如果你要把这个数字永久保存到数据库，你可以在不修改单态接口的情况下方便的做到。
　　　　另外方面，Singleton也能够被无状态化。提供工具性质的功能，
　　　　Singleton模式就为我们提供了这样实现的可能。使用Singleton的好处还在于可以节省内存，因为它限制了实例的个数，有利于Java垃圾回收（garbage collection）。
　　　　我们常常看到工厂模式中类装入器(class loader)中也用Singleton模式实现的,因为被装入的类实际也属于资源。
　　　　如何使用?
　　　　一般Singleton模式通常有几种形式:
　　　　public class Singleton {
　　　　private Singleton(){}
　　　　//在自己内部定义自己一个实例，是不是很奇怪？
　　　　//注意这是private 只供内部调用
　　　　private static Singleton instance = new Singleton();
　　　　//这里提供了一个供外部访问本class的静态方法，可以直接访问
　　　　public static Singleton getInstance() {
　　　　return instance;
　　　　}
　　　　}
　　　　第二种形式:
　　　　public class Singleton {
　　　　private static Singleton instance = null;
　　　　public static synchronized Singleton getInstance() {
　　　　//这个方法比上面有所改进，不用每次都进行生成对象，只是第一次
　　　　//使用时生成实例，提高了效率！
　　　　if (instance==null)
　　　　instance＝new Singleton();
　　　　return instance; 　　}
　　　　}
　　　　使用Singleton.getInstance()可以访问单态类。
　　　　上面第二中形式是lazy initialization，也就是说第一次调用时初始Singleton，以后就不用再生成了。
　　　　注意到lazy initialization形式中的synchronized，这个synchronized很重要，如果没有synchronized，那么使用 getInstance()是有可能得到多个Singleton实例。关于lazy initialization的Singleton有很多涉及double-checked locking (DCL)的讨论，有兴趣者进一步研究。
　　　　一般认为第一种形式要更加安全些。
　　　　使用Singleton注意事项：
　　　　有时在某些情况下，使用Singleton并不能达到Singleton的目的，如有多个Singleton对象同时被不同的类装入器装载；在EJB这样的分布式系统中使用也要注意这种情况，因为EJB是跨服务器，跨JVM的。
　　　　我们以SUN公司的宠物店源码(Pet Store 1.3.1)的ServiceLocator为例稍微分析一下：
　　　　在Pet Store中ServiceLocator有两种，一个是EJB目录下；一个是WEB目录下，我们检查这两个ServiceLocator会发现内容差不多，都是提供EJB的查询定位服务，可是为什么要分开呢？仔细研究对这两种ServiceLocator才发现区别：在WEB中的 ServiceLocator的采取Singleton模式，ServiceLocator属于资源定位，理所当然应该使用Singleton模式。但是在EJB中，Singleton模式已经失去作用，所以ServiceLocator才分成两种，一种面向WEB服务的，一种是面向EJB服务的。
　　Singleton模式看起来简单，使用方法也很方便，但是真正用好，是非常不容易，需要对Java的类 线程 内存等概念有相当的了解。
　　　　/**------------------------------------------------------------------------------*/
　　　　结构模式.Facade
　　　　Facade的定义: 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面.
　　　　Facade一个典型应用就是数据库JDBC的应用,如下例对数据库的操作:
　　　　public class DBCompare {
　　　　Connection conn = null;
　　　　PreparedStatement prep = null;
　　　　ResultSet rset = null;
　　　　try {
　　　　Class.forName( "" ).newInstance();
　　　　conn = DriverManager.getConnection( "" );
　　　　String sql = "SELECT * FROM  WHERE  = ?";
　　　　prep = conn.prepareStatement( sql );
　　　　prep.setString( 1, "" );
　　　　rset = prep.executeQuery();
　　　　if( rset.next() ) {
　　　　System.out.println( rset.getString( "也非常方便,比如从Mysql数据库换到Oracle数据库,只要更换 facade接口中的driver就可以.
　　　　我们做成了一个Facade接口,使用该接口,上例中的程序就可以更改如下:
　　　　public class DBCompare {
　　　　String sql = "SELECT * FROM  WHERE  = ?";
　　　　try {
　　　　Mysql msql=new mysql(sql);
　　　　prep.setString( 1, "" );
　　　　rset = prep.executeQuery();
　　　　if( rset.next() ) {
　　　　System.out.println( rset.getString( "不能直接操作到某个对象,但又必须和那个对象有所互动.
　　　　举例两个具体情况:
　　　　(1)如果那个对象是一个是很大的图片,需要花费很长时间才能显示出来,
　　　　那么当这个图片包含在文档中时,使用编辑器或浏览器打开这个文档,打开文档必须很迅速,
　　　　不能等待大图片处理完成,这时需要做个图片Proxy来代替真正的图片.
　　　　(2)如果那个对象在Internet的某个远端服务器上,
　　　　直接操作这个对象因为网络速度原因可能比较慢,那我们可以先用Proxy来代替那个对象.
　　　　总之原则是,对于开销很大的对象,只有在使用它时才创建,这个原则可以为我们节省很多宝贵的Java内存.
　　　　所以,有些人认为Java耗费资源内存,我以为这和程序编制思路也有一定的关系.
　　如何使用Proxy?
　　　　以Jive论坛系统为例,访问论坛系统的用户有多种类型:注册普通用户 论坛管理者 系统管理者 游客,
　　　　注册普通用户才能发言;论坛管理者可以管理他被授权的论坛;系统管理者可以管理所有事务等,
　　　　这些权限划分和管理是使用Proxy完成的.
　　　　Forum是Jive的核心接口,在Forum中陈列了有关论坛操作的主要行为,如论坛名称
　　　　论坛描述的获取和修改,帖子发表删除编辑等.
　　　　在ForumPermissions中定义了各种级别权限的用户:
　　　　public class ForumPermissions implements Cacheable {
　　　　/** Permission to read object.*/
　　　　public static final int READ = 0;
　　　　/** Permission to administer the entire sytem.*/
　　　　public static final int SYSTEM_ADMIN = 1;
　　　　/** Permission to administer a particular forum.*/
　　　　public static final int FORUM_ADMIN = 2;
　　　　/** Permission to administer a particular user.*/
　　　　public static final int USER_ADMIN = 3;
　　　　/** Permission to administer a particular group.*/
　　　　public static final int GROUP_ADMIN = 4;
　　　　/** Permission to moderate threads.*/
　　　　public static final int MODERATE_THREADS = 5;
　　　　/** Permission to create a new thread.*/
　　　　public static final int CREATE_THREAD = 6;
　　　　/** Permission to create a new message.*/
　　　　public static final int CREATE_MESSAGE = 7;
　　　　/** Permission to moderate messages.*/
　　　　public static final int MODERATE_MESSAGES = 8;
　　　　.....
　　　　public boolean isSystemOrForumAdmin() {
　　　　return (values[FORUM_ADMIN] || values[SYSTEM_ADMIN]);
　　　　}
　　　　.....
　　　　}
　　　　因此,Forum中各种操作权限是和ForumPermissions定义的用户级别有关系的,
　　　　作为接口Forum的实现:ForumProxy正是将这种对应关系联系起来.
　　　　比如,修改Forum的名称,只有论坛管理者或系统管理者可以修改,代码如下:
　　　　public class ForumProxy implements Forum {
　　　　private ForumPermissions permissions;
　　　　private Forum forum;
　　　　this.authorization = authorization;
　　　　public ForumProxy(Forum forum, Authorization authorization,
　　　　ForumPermissions permissions)
　　　　{
　　　　this.forum = forum;
　　　　this.authorization = authorization;
　　　　this.permissions = permissions;
　　　　}
　　　　.....
　　　　public void setName(String name) throws UnauthorizedException,
　　　　ForumAlreadyExistsException
　　　　{
　　　　//只有是系统或论坛管理者才可以修改名称
　　　　if (permissions.isSystemOrForumAdmin()) {
　　　　forum.setName(name);
　　　　}
　　　　else {
　　　　throw new UnauthorizedException();
　　　　}
　　　　}
　　　　...
　　　　}
　　　　而DbForum才是接口Forum的真正实现,以修改论坛名称为例:
　　　　public class DbForum implements Forum, Cacheable {
　　　　...
　　　　public void setName(String name) throws ForumAlreadyExistsException {
　　　　....
　　　　this.name = name;
　　　　//这里真正将新名称保存到数据库中
　　　　saveToDb();
　　　　....
　　　　}
　　　　...
　　　　}
　　　　凡是涉及到对论坛名称修改这一事件,其他程序都首先得和ForumProxy打交道,
　　　　由ForumProxy决定是否有权限做某一样事情,ForumProxy是个名副其实的"网关","安全代理系统".
　　　　在平时应用中,无可避免总要涉及到系统的授权或安全体系,不管你有无意识的使用Proxy,实际你已经在使用Proxy了.