行为型模式

一、责任链模式

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式给予请求的类型，对请求的发送者和接收者进行解耦。

在这种模式中，通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求，那么它会把相同的请求传给下一个接收者，依此类推。

• 意图：避免请求发送者与接收者耦合在一起，让多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。
• 主要解决：职责链上的处理者负责处理请求，客户只需要将请求发送到职责链上即可，无须关心请求的处理细节和请求的传递，所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。
• 何时使用：在处理消息的时候以过滤很多道。
• 如何解决：拦截的类都实现统一接口。
• 关键代码：Handler 里面聚合它自己，在 HandlerRequest 里判断是否合适，如果没达到条件则向下传递，向谁传递之前 set 进去。
• 应用示例：JAVA WEB 中 Apache Tomcat 对 Encoding 的处理，Struts2 的拦截器，jsp servlet 的 Filter。
• 优点
  • 降低耦合度。它将请求的发送者和接收者解耦。 
  • 简化了对象。使得对象不需要知道链的结构。
  • 增强给对象指派职责的灵活性。通过改变链内的成员或者调动它们的次序，允许动态地新增或者删除责任。
  • 增加新的请求处理类很方便。
• 缺点
  • 不能保证请求一定被接收。
  • 系统性能将受到一定影响，而且在进行代码调试时不太方便，可能会造成循环调用。
  • 可能不容易观察运行时的特征，有碍于除错。
• 使用场景
  • 有多个对象可以处理同一个请求，具体哪个对象处理该请求由运行时刻自动确定。 
  • 在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。
  • 可动态指定一组对象处理请求。
• 注意事项：在 JAVA WEB 中遇到很多应用。

实现示例

#步骤1

创建抽象的记录器类。

public abstract class AbstractLogger {
   public static int INFO = 1;
   public static int DEBUG = 2;
   public static int ERROR = 3;
 
   protected int level;
 
   //责任链中的下一个元素
   protected AbstractLogger nextLogger;
 
   public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger){
      this.nextLogger = nextLogger;
   }
 
   public void logMessage(int level, String message){
      if(this.level <= level){
         write(message);
      }
      if(nextLogger !=null){
         nextLogger.logMessage(level, message);
      }
   }
 
   abstract protected void write(String message);
   
}

#步骤2

创建扩展了该记录器类的实体类。

public class ConsoleLogger extends AbstractLogger {
 
   public ConsoleLogger(int level){
      this.level = level;
   }
 
   @Override
   protected void write(String message) {    
      System.out.println("Standard Console::Logger: " + message);
   }
}

public class ErrorLogger extends AbstractLogger {
 
   public ErrorLogger(int level){
      this.level = level;
   }
 
   @Override
   protected void write(String message) {    
      System.out.println("Error Console::Logger: " + message);
   }
}

public class FileLogger extends AbstractLogger {
 
   public FileLogger(int level){
      this.level = level;
   }
 
   @Override
   protected void write(String message) {    
      System.out.println("File::Logger: " + message);
   }
}

#步骤3

创建不同类型的记录器。赋予它们不同的错误级别，并在每个记录器中设置下一个记录器。每个记录器中的下一个记录器代表的是链的一部分。

public class ChainPatternDemo {
   
   private static AbstractLogger getChainOfLoggers(){
 
      AbstractLogger errorLogger = new ErrorLogger(AbstractLogger.ERROR);
      AbstractLogger fileLogger = new FileLogger(AbstractLogger.DEBUG);
      AbstractLogger consoleLogger = new ConsoleLogger(AbstractLogger.INFO);
 
      errorLogger.setNextLogger(fileLogger);
      fileLogger.setNextLogger(consoleLogger);
 
      return errorLogger;  
   }
 
   public static void main(String[] args) {
      AbstractLogger loggerChain = getChainOfLoggers();
 
      loggerChain.logMessage(AbstractLogger.INFO, "This is an information.");
 
      loggerChain.logMessage(AbstractLogger.DEBUG, 
         "This is a debug level information.");
 
      loggerChain.logMessage(AbstractLogger.ERROR, 
         "This is an error information.");
   }
}

二、命令模式

命令模式（Command Pattern）是一种数据驱动的设计模式。

请求以命令的形式包裹在对象中，并传给调用对象。调用对象寻找可以处理该命令的合适的对象，并把该命令传给相应的对象，该对象执行命令。

• 意图：将一个请求封装成一个对象，从而使您可以用不同的请求对客户进行参数化。
• 主要解决：在软件系统中，行为请求者与行为实现者通常是一种紧耦合的关系，但某些场合，比如需要对行为进行记录、撤销或重做、事务等处理时，这种无法抵御变化的紧耦合的设计就不太合适。
• 何时使用：在某些场合，比如要对行为进行"记录、撤销/重做、事务"等处理，这种无法抵御变化的紧耦合是不合适的。在这种情况下，如何将"行为请求者"与"行为实现者"解耦？将一组行为抽象为对象，可以实现二者之间的松耦合。
• 如何解决：通过调用者调用接受者执行命令，顺序：调用者→命令→接受者。
• 关键代码：定义三个角色：1、received 真正的命令执行对象 2、Command 3、invoker 使用命令对象的入口。
• 应用实例：struts 1 中的 action 核心控制器 ActionServlet 只有一个，相当于 Invoker，而模型层的类会随着不同的应用有不同的模型类，相当于具体的 Command。
• 优点
  • 降低了系统耦合度
  • 新的命令可以很容易添加到系统中去
• 缺点：使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
• 使用场景：认为是命令的地方都可以使用命令模式，比如： GUI 中每一个按钮都是一条命令。 还有模拟 CMD。
• 注意事项：系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。

命令模式结构示意图：

实现示例

#步骤1

创建一个命令接口。

public interface Order {
   void execute();
}

#步骤2

创建一个请求类。

public class Stock {
   
   private String name = "ABC";
   private int quantity = 10;
 
   public void buy(){
      System.out.println("Stock [ Name: "+name+", 
         Quantity: " + quantity +" ] bought");
   }
   public void sell(){
      System.out.println("Stock [ Name: "+name+", 
         Quantity: " + quantity +" ] sold");
   }
}

#步骤3

public class BuyStock implements Order {
   private Stock abcStock;
 
   public BuyStock(Stock abcStock){
      this.abcStock = abcStock;
   }
 
   public void execute() {
      abcStock.buy();
   }
}

public class SellStock implements Order {
   private Stock abcStock;
 
   public SellStock(Stock abcStock){
      this.abcStock = abcStock;
   }
 
   public void execute() {
      abcStock.sell();
   }
}

#步骤4

创建命令调用类。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class Broker {
   private List<Order> orderList = new ArrayList<Order>(); 
 
   public void takeOrder(Order order){
      orderList.add(order);      
   }
 
   public void placeOrders(){
      for (Order order : orderList) {
         order.execute();
      }
      orderList.clear();
   }
}

#步骤5

public class CommandPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Stock abcStock = new Stock();
 
      BuyStock buyStockOrder = new BuyStock(abcStock);
      SellStock sellStockOrder = new SellStock(abcStock);
 
      Broker broker = new Broker();
      broker.takeOrder(buyStockOrder);
      broker.takeOrder(sellStockOrder);
 
      broker.placeOrders();
   }
}

三、迭代器模式

迭代器模式（Iterator Pattern）是 Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。这种模式用于顺序访问集合对象的元素，不需要知道集合对象的底层表示。

• 意图：供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又无须暴露该对象的内部表示。
• 主要解决：不同的方式来遍历整个整合对象。
• 何时使用：遍历一个聚合对象。
• 如何解决：把在元素之间游走的责任交给迭代器，而不是聚合对象。
• 关键代码：定义hasNext, next接口。
• 应用实例：JAVA 中的 iterator。
• 优点
  • 它支持以不同的方式遍历一个聚合对象
  • 迭代器简化了聚合类
  • 在同一个聚合上可以有多个遍历
  • 在迭代器模式中，增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码
• 缺点：由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离，增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性
• 使用场景
  • 访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示
  • 需要为聚合对象提供多种遍历方式
  • 为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口。
• 注意事项：迭代器模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明地访问集合内部的数据。

实现示例

#步骤1

创建接口

public interface Iterator {
   public boolean hasNext();
   public Object next();
}

public interface Container {
   public Iterator getIterator();
}

#步骤2

创建实现了 Container 接口的实体类。该类有实现了 Iterator 接口的内部类 NameIterator。

public class NameRepository implements Container {
   public String names[] = {"Robert" , "John" ,"Julie" , "Lora"};
 
   @Override
   public Iterator getIterator() {
      return new NameIterator();
   }
 
   private class NameIterator implements Iterator {
 
      int index;
 
      @Override
      public boolean hasNext() {
         if(index < names.length){
            return true;
         }
         return false;
      }
 
      @Override
      public Object next() {
         if(this.hasNext()){
            return names[index++];
         }
         return null;
      }     
   }
}

#步骤3

使用 NameRepository 来获取迭代器，并打印名字。

public class IteratorPatternDemo {
   
   public static void main(String[] args) {
      NameRepository namesRepository = new NameRepository();
 
      for(Iterator iter = namesRepository.getIterator(); iter.hasNext();){
         String name = (String)iter.next();
         System.out.println("Name : " + name);
      }  
   }
} 

四、备忘录模式

备忘录模式（Memento Pattern）保存一个对象的某个状态，以便在适当的时候恢复对象。 

• 意图：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。
• 主要解决：所谓备忘录模式就是在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。
• 何时使用：很多时候我们总是需要记录一个对象的内部状态，这样做的目的就是为了允许用户取消不确定或者错误的操作，能够恢复到他原先的状态，使得他有"后悔药"可吃。
• 如何解决：通过一个备忘录类专门存储对象状态。
• 关键代码：客户不与备忘录类耦合，与备忘录管理类耦合。
• 应用实例：IE 中的后退、数据库的事务管理。
• 优点
  • 给用户提供了一种可以恢复状态的机制，可以使用户能够比较方便地回到某个历史的状态。
  • 实现了信息的封装，使得用户不需要关心状态的保存细节。
• 缺点：消耗资源。如果类的成员变量过多，势必会占用比较大的资源，而且每一次保存都会消耗一定的内存。
• 使用场景
  • 需要保存/恢复数据的相关状态场景
  • 提供一个可回滚的操作
• 注意事项
  • 为了符合迪米特原则，还要增加一个管理备忘录的类
  • 为了节约内存，可使用原型模式+备忘录模式

实现示例

#步骤1

创建 Memento 类。

public class Memento {
   private String state;
 
   public Memento(String state){
      this.state = state;
   }
 
   public String getState(){
      return state;
   }  
}

#步骤2

创建 Originator 类。

public class Originator {
   private String state;
 
   public void setState(String state){
      this.state = state;
   }
 
   public String getState(){
      return state;
   }
 
   public Memento saveStateToMemento(){
      return new Memento(state);
   }
 
   public void getStateFromMemento(Memento Memento){
      state = Memento.getState();
   }
}

#步骤3

创建 CareTaker 类。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class CareTaker {
   private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>();
 
   public void add(Memento state){
      mementoList.add(state);
   }
 
   public Memento get(int index){
      return mementoList.get(index);
   }
}

#步骤4

使用 CareTaker 和 Originator 对象。

public class MementoPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Originator originator = new Originator();
      CareTaker careTaker = new CareTaker();
      originator.setState("State #1");
      originator.setState("State #2");
      careTaker.add(originator.saveStateToMemento());
      originator.setState("State #3");
      careTaker.add(originator.saveStateToMemento());
      originator.setState("State #4");
 
      System.out.println("Current State: " + originator.getState());    
      originator.getStateFromMemento(careTaker.get(0));
      System.out.println("First saved State: " + originator.getState());
      originator.getStateFromMemento(careTaker.get(1));
      System.out.println("Second saved State: " + originator.getState());
   }
}

五、观察者模式

 当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知依赖它的对象。

•  意图：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新
• 主要解决：一个对象状态改变给其他对象通知的问题，而且要考虑到易用和低耦合，保证高度的协作。
• 何时使用：一个对象（目标对象）的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知，进行广播通知。
• 如何解决：使用面向对象技术，可以将这种依赖关系弱化。
• 关键代码：在抽象类里有一个 ArrayList 存放观察者们。
• 优点
  • 观察者和被观察者是抽象耦合的。 
  • 建立一套触发机制。
• 缺点
  • 如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
  • 如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
  • 观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。
•  使用场景
  • 一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面。将这些方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
  • 一个对象的改变将导致其他一个或多个对象也发生改变，而不知道具体有多少对象将发生改变，可以降低对象之间的耦合度。
  • 一个对象必须通知其他对象，而并不知道这些对象是谁。
  • 需要在系统中创建一个触发链，A对象的行为将影响B对象，B对象的行为将影响C对象……，可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。
•  注意事项
  • JAVA 中已经有了对观察者模式的支持类
  • 避免循环引用
  • 如果顺序执行，某一观察者错误会导致系统卡壳，一般采用异步方式。

实现示例

#步骤1

创建 Subject 类。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class Subject {
   
   private List<Observer> observers 
      = new ArrayList<Observer>();
   private int state;
 
   public int getState() {
      return state;
   }
 
   public void setState(int state) {
      this.state = state;
      notifyAllObservers();
   }
 
   public void attach(Observer observer){
      observers.add(observer);      
   }
 
   public void notifyAllObservers(){
      for (Observer observer : observers) {
         observer.update();
      }
   }  
}

#步骤2

创建 Observer 类。

public abstract class Observer {
   protected Subject subject;
   public abstract void update();
}

#步骤3

创建实体观察者类。

public class BinaryObserver extends Observer{
 
   public BinaryObserver(Subject subject){
      this.subject = subject;
      this.subject.attach(this);
   }
 
   @Override
   public void update() {
      System.out.println( "Binary String: " 
      + Integer.toBinaryString( subject.getState() ) ); 
   }
}

public class OctalObserver extends Observer{
 
   public OctalObserver(Subject subject){
      this.subject = subject;
      this.subject.attach(this);
   }
 
   @Override
   public void update() {
     System.out.println( "Octal String: " 
     + Integer.toOctalString( subject.getState() ) ); 
   }
}

public class HexaObserver extends Observer{
 
   public HexaObserver(Subject subject){
      this.subject = subject;
      this.subject.attach(this);
   }
 
   @Override
   public void update() {
      System.out.println( "Hex String: " 
      + Integer.toHexString( subject.getState() ).toUpperCase() ); 
   }
}

#步骤4

使用 Subject 和实体观察者对象。

public class ObserverPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Subject subject = new Subject();
 
      new HexaObserver(subject);
      new OctalObserver(subject);
      new BinaryObserver(subject);
 
      System.out.println("First state change: 15");   
      subject.setState(15);
      System.out.println("Second state change: 10");  
      subject.setState(10);
   }
}

六、状态模式

在状态模式（State Pattern）中，类的行为是基于它的状态改变的。

在状态模式中，我们创建表示各种状态的对象和一个行为随着状态对象改变而改变的 context 对象。

• 意图：允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。
• 主要解决：对象的行为依赖于它的状态（属性），并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。
• 何时使用：代码中包含大量与对象状态有关的条件语句。
• 如何解决：将各种具体的状态类抽象出来。
• 关键代码：通常命令模式的接口中只有一个方法。而状态模式的接口中有一个或者多个方法。而且，状态模式的实现类的方法，一般返回值，或者是改变实例变量的值。也就是说，状态模式一般和对象的状态有关。实现类的方法有不同的功能，覆盖接口中的方法。状态模式和命令模式一样，也可以用于消除 if...else 等条件选择语句。
• 优点
  • 封装了转换规则
  • 枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类
  • 将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为
  • 允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块
  • 可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数
• 缺点
  • 状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数
  • 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱
  • 状态模式对"开闭原则"的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。
• 使用场景
  • 行为随状态改变而改变的场景
  • 条件、分支语句的代替者
• 注意事项：行为受状态约束的时候使用状态模式，而且状态不超过 5 个。

实现示例

#步骤1

创建一个接口

public interface State {
   public void doAction(Context context);
}

#创建实现接口的实体类

public class StartState implements State {
 
   public void doAction(Context context) {
      System.out.println("Player is in start state");
      context.setState(this); 
   }
 
   public String toString(){
      return "Start State";
   }
}

public class StopState implements State {
 
   public void doAction(Context context) {
      System.out.println("Player is in stop state");
      context.setState(this); 
   }
 
   public String toString(){
      return "Stop State";
   }
}

#步骤3

创建 Context 类。

public class Context {
   private State state;
 
   public Context(){
      state = null;
   }
 
   public void setState(State state){
      this.state = state;     
   }
 
   public State getState(){
      return state;
   }
}

#步骤4

使用 Context 来查看当状态 State 改变时的行为变化。

public class StatePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Context context = new Context();
 
      StartState startState = new StartState();
      startState.doAction(context);
 
      System.out.println(context.getState().toString());
 
      StopState stopState = new StopState();
      stopState.doAction(context);
 
      System.out.println(context.getState().toString());
   }
}

七、策略模式

在策略模式（Strategy Pattern）中，一个类的行为或其算法可以在运行时更改。

在策略模式中，我们创建表示各种策略的对象和一个行为随着策略对象改变而改变的 context 对象。策略对象改变 context 对象的执行算法。

• 意图：定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。
• 主要解决：在有多种算法相似的情况下，使用 if...else 所带来的复杂和难以维护。
• 何时使用：一个系统有许多许多类，而区分它们的只是他们直接的行为。
• 如何解决：将这些算法封装成一个一个的类，任意地替换。
• 关键代码：实现同一个接口。
• 优点
  • 算法可以自由切换。
  • 避免使用多重条件判断
  • 扩展性良好
•  缺点：策略类会增多。所有策略类都需要对外暴露。
• 使用场景
  • 如果在一个系统里面有许多类，它们之间的区别仅在于它们的行为，那么使用策略模式可以动态地让一个对象在许多行为中选择一种行为。
  • 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种
  • 如果一个对象有很多的行为，如果不用恰当的模式，这些行为就只好使用多重的条件选择语句来实现。
• 注意事项：如果一个系统的策略多于四个，就需要考虑使用混合模式，解决策略类膨胀的问题。 

实现示例

#步骤1

创建一个接口。

public interface Strategy {
   public int doOperation(int num1, int num2);
}

#步骤2

创建实现接口的实体类。

public class OperationAdd implements Strategy{
   @Override
   public int doOperation(int num1, int num2) {
      return num1 + num2;
   }
}

public class OperationSubtract implements Strategy{
   @Override
   public int doOperation(int num1, int num2) {
      return num1 - num2;
   }
}

public class OperationMultiply implements Strategy{
   @Override
   public int doOperation(int num1, int num2) {
      return num1 * num2;
   }
}

#步骤3

创建 Context 类。

public class Context {
   private Strategy strategy;
 
   public Context(Strategy strategy){
      this.strategy = strategy;
   }
 
   public int executeStrategy(int num1, int num2){
      return strategy.doOperation(num1, num2);
   }
}

#步骤4

使用 Context 来查看当它改变策略 Strategy 时的行为变化

public class StrategyPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Context context = new Context(new OperationAdd());    
      System.out.println("10 + 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
 
      context = new Context(new OperationSubtract());      
      System.out.println("10 - 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
 
      context = new Context(new OperationMultiply());    
      System.out.println("10 * 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
   }
}

八、模板模式

在模板模式（Template Pattern）中，一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式/模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。

• 意图：定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。
• 主要解决：一些方法通用，却在每一个子类都重新写了这一方法。
• 何时使用：有一些通用的方法。
•  如何解决：将这些通用算法抽象出来。
• 关键代码：在抽象类实现，其他步骤在子类实现。
• 优点
  • 封装不变部分，扩展可变部分。
  • 提取公共代码，便于维护。
  • 行为由父类控制，子类实现。
• 缺点：每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。
• 使用场景
  • 有多个子类共有的方法，且逻辑相同。
  • 重要的、复杂的方法，可以考虑作为模板方法。
•  注意事项：为防止恶意操作，一般模板方法都加上 final 关键词。

 

#步骤1

创建一个抽象类，它的模板方法被设置为 final。

public abstract class Game {
   abstract void initialize();
   abstract void startPlay();
   abstract void endPlay();
 
   //模板
   public final void play(){
 
      //初始化游戏
      initialize();
 
      //开始游戏
      startPlay();
 
      //结束游戏
      endPlay();
   }

#步骤2

创建扩展了上述类的实体类。

public class Cricket extends Game {
 
   @Override
   void endPlay() {
      System.out.println("Cricket Game Finished!");
   }
 
   @Override
   void initialize() {
      System.out.println("Cricket Game Initialized! Start playing.");
   }
 
   @Override
   void startPlay() {
      System.out.println("Cricket Game Started. Enjoy the game!");
   }
}

public class Football extends Game {
 
   @Override
   void endPlay() {
      System.out.println("Football Game Finished!");
   }
 
   @Override
   void initialize() {
      System.out.println("Football Game Initialized! Start playing.");
   }
 
   @Override
   void startPlay() {
      System.out.println("Football Game Started. Enjoy the game!");
   }
}

#步骤3

使用 Game 的模板方法 play() 来演示游戏的定义方式。

public class TemplatePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      Game game = new Cricket();
      game.play();
      System.out.println();
      game = new Football();
      game.play();      
   }
}

九、访问者模式

在访问者模式（Visitor Pattern）中，我们使用了一个访问者类，它改变了元素类的执行算法。通过这种方式，元素的执行算法可以随着访问者改变而改变。

根据模式，元素对象已接受访问者对象，这样访问者对象就可以处理元素对象上的操作。 

• 意图：主要将数据结构与数据操作分离。
• 主要解决：稳定的数据结构和易变的操作耦合问题。
• 何时使用：需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而需要避免让这些操作"污染"这些对象的类，使用访问者模式将这些封装到类中。
• 如何解决：在被访问的类里面加一个对外提供接待访问者的接口。
• 关键代码：在数据基础类里面有一个方法接受访问者，将自身引用传入访问者。
• 优点：符合单一职责原则。优秀的扩展性。灵活性。
• 缺点
  • 具体元素对访问者公布细节，违反了迪米特原则
  • 具体元素变更比较困难。
  • 反了依赖倒置原则，依赖了具体类，没有依赖抽象。
•  使用场景
  • 对象结构中对象对应的类很少改变，但经常需要在此对象结构上定义新的操作。 
  • 需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而需要避免让这些操作"污染"这些对象的类，也不希望在增加新操作时修改这些类。
• 注意事项：访问者可以对功能进行统一，可以做报表、UI、拦截器与过滤器

实现示例

#步骤1

定义一个表示元素的接口。

public interface ComputerPart {
   public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor);
}

#步骤2

创建扩展了上述类的实体类。

public class Keyboard  implements ComputerPart {
 
   @Override
   public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
      computerPartVisitor.visit(this);
   }
}

public class Monitor  implements ComputerPart {
 
   @Override
   public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
      computerPartVisitor.visit(this);
   }
}

public class Mouse  implements ComputerPart {
 
   @Override
   public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
      computerPartVisitor.visit(this);
   }
}

public class Computer implements ComputerPart {
   
   ComputerPart[] parts;
 
   public Computer(){
      parts = new ComputerPart[] {new Mouse(), new Keyboard(), new Monitor()};      
   } 
 
 
   @Override
   public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
      for (int i = 0; i < parts.length; i++) {
         parts[i].accept(computerPartVisitor);
      }
      computerPartVisitor.visit(this);
   }
}

#步骤3

定义一个表示访问者的接口。

public interface ComputerPartVisitor {
   public void visit(Computer computer);
   public void visit(Mouse mouse);
   public void visit(Keyboard keyboard);
   public void visit(Monitor monitor);
}

#步骤4

创建实现了上述类的实体访问者。

public class ComputerPartDisplayVisitor implements ComputerPartVisitor {
 
   @Override
   public void visit(Computer computer) {
      System.out.println("Displaying Computer.");
   }
 
   @Override
   public void visit(Mouse mouse) {
      System.out.println("Displaying Mouse.");
   }
 
   @Override
   public void visit(Keyboard keyboard) {
      System.out.println("Displaying Keyboard.");
   }
 
   @Override
   public void visit(Monitor monitor) {
      System.out.println("Displaying Monitor.");
   }
}

#步骤5

使用 ComputerPartDisplayVisitor 来显示 Computer 的组成部分。

public class VisitorPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      ComputerPart computer = new Computer();
      computer.accept(new ComputerPartDisplayVisitor());
   }
}