观察者模式+中介者模式。

有一个产品,他有多个触发事件,他产生的时候触发一个创建事件,修改的时候触发修改事件,删除的时候触发删除事件,这就类似于我们的文本框,初始化(也就是创建)的时候要触发一个onLoad或onCreate事件,修改的时候触发onChange事件,双击(类似于删除)的时候又触发onDbClick事件,我们今天的目标就是来思考怎么实现这样一个架构。

设计都是先易后难,我们先从最简单的部分入手。首先需要一个产品,并且该产品要有创建、修改、销毁的动作,很明显这就是一个工厂方法模式。同时产品也可以通过克隆方式产生,这与我们在GUI设计中经常使用的复制粘贴操作相类似,这非常明显就是原型模式。

我们使用了工厂方法模式创建产品,使用原型模式让对象可以被拷贝,仅仅这两个模式还不足以解决我们的问题,想想看,产品的产生是有一定的条件的,不是谁想产生就产生,否则怎么能够触发创建事件呢?因此需要限定产品的创建者,所以我们把产品和工厂的关系定位为组合关系,而不是简单地聚集或依赖关系。换句话说,产品只能由工厂类创建,而不能被其他对象通过new方式创建,因此我们在这里还用到一个单来源调用(Single Call)方法来解决问题。这是一个方法,不是一个设计模式。

我们先来看产品类的源代码,他比较简单,如下所示。

public class Product implements Cloneable {
	// 产品名称
	private String name;
	// 是否可以属性变更
	private boolean canChanged = false;

	/**
	 * 产生一个新的产品
	 * 
	 * @param manager
	 * @param _name
	 */
	public Product(ProductManager manager, String _name) {
		// 允许建立产品
		if (manager.isCreateProduct()) {
			this.canChanged = true;
			this.name = _name;
		}
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		if (this.canChanged) {
			this.name = name;
		}
	}

	@Override
	protected Product clone() {
		Product p = null;
		try {
			p = (Product) super.clone();
		} catch (CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return p;
	}
}

在产品类中,我们只定义产品的一个属性:产品名称(name),并实现了getter/setter方法,然后我们实现了他的clone方法,确保对象是可以被拷贝的。还有一个特殊的地方是我们的构造函数,他怎么会要求传递进来一个工厂对象ProductManager呢?保留你的好奇心,马上为你揭晓答案。我们继续看代码,工厂类如下所示。

public class ProductManager {
	// 是否可以创建一个产品
	private boolean isPermittedCreate = false;

	/**
	 * 建立一个产品
	 * 
	 * @param name
	 * @return
	 */
	public Product createProduct(String name) {
		// 首先修改权限,允许创建
		this.isPermittedCreate = true;
		Product p = new Product(this, name);
		return p;
	}

	/**
	 * 废弃一个产品
	 * 
	 * @param p
	 */
	public void abandonProduct(Product p) {
		// 销毁一个产品,例如删除数据库记录
		p = null;
	}

	/**
	 * 修改一个产品
	 * 
	 * @param p
	 * @param name
	 */
	public void editProduct(Product p, String name) {
		// 修改后的产品
		p.setName(name);
	}

	/**
	 * 获得是否可以创建一个产品
	 * 
	 * @return
	 */
	public boolean isCreateProduct() {
		return this.isPermittedCreate;
	}

	/**
	 * 克隆一个产品
	 * 
	 * @param p
	 * @return
	 */
	public Product clone(Product p) {
		return p.clone();
	}
}

仔细看看工厂类,产品的创建、修改、遗弃、克隆方法都很简单,但有一个方法可不简单——isCreateProduct方法,他的作用是告诉产品类“我是能创建产品的”,注意看我们的程序,在工厂类ProductManager中定义了一个私有变量isCreateProduct,该变量只有在工厂类的createProduct函数中才能设置为true,在创建产品的时候,产品类Product的构造函数要求传递工厂对象,然后判断是否能够创建产品,即使你想使用类似这样的方法:

Product p = new Product(new ProductManager(), "abc");

也是不可能创建出产品的,他在产品中限制必须是当前有效工厂才能生产该产品,而且也只有有效地工厂才能修改产品,看看产品类的canChanged属性,只有他为true时,产品才可以修改,产品就问“你有权力创建我吗”于是工厂类出示了两个证明材料证明自己可以创建产品:一是“我是你的工厂类”,二是“我的isCreateProduct返回true,我有权创建”,于是产品就被创建出来了。这种一个对象只能由固定的对象初始化的方法叫做单来源调用(Single Call)——很简单,但非常有用的方法。

注意:采用单来源调用的两个对象一般是组合关系,两者有相同的生命期,他通常适用于有单例模式和工厂方法模式的场景中。

我们继续往下分析,一个产品新建就要触发事件,那事件是什么?当然也是一个对象了,需要把他设计出来,仅仅有事件还不行,还要考虑有人去处理这个事件,产生了一个事件不可能没有对象去处理吧?如果是这样那事件还有什么意义呢?既然去处理,那就需要一个通知渠道了,于是观察者模式准备好了。

观察者为EventDispatch类,他使用了单例模式,避免对象膨胀,但同时也带来了性能及线程安全隐患,这点需要大家在实际应用中注意(想想Spring中的Bean注入,默认也是单例,在通常的应用中一般不需要修改,除非是较大并发的应用)。我们来看代码,先来看事件类型定义,他是一个枚举类型,如下所示。

public enum ProductEventType {
	// 新建一个产品
	NEW_PRODUCT(1),
	// 删除一个产品
	DEL_PRODUCT(2),
	// 修改一个产品
	EDIT_PRODUCT(3),
	// 克隆一个产品
	CLONE_PRODUCT(4);

	private int vlaue = 0;

	private ProductEventType(int vlaue) {
		this.vlaue = vlaue;
	}

	public int getVlaue() {
		return vlaue;
	}
}

这里定义了4个事件类型,分别是新建、修改、删除以及克隆,比较简单。我们再来看产品的事件,如下所示。

public class ProductEvent extends Observable {
	// 事件起源
	private Product source;
	// 事件的类型
	private ProductEventType type;

	/**
	 * 传入事件的源头,默认为新建类型
	 * 
	 * @param p
	 */
	public ProductEvent(Product p) {
		this(p, ProductEventType.NEW_PRODUCT);
	}

	/**
	 * 事件源头以及事件类型
	 * 
	 * @param p
	 * @param type
	 */
	public ProductEvent(Product p, ProductEventType type) {
		this.source = p;
		this.type = type;
		// 事件触发
		this.notifyEventDispatch();
	}

	/**
	 * 获得事件的始作俑者
	 * 
	 * @return
	 */
	public Product getSource() {
		return source;
	}

	/**
	 * 获得事件的类型
	 * 
	 * @return
	 */
	public ProductEventType getEventType() {
		return this.type;
	}

	/**
	 * 通知事件处理中心
	 */
	private void notifyEventDispatch() {
		super.addObserver(EventDispatch.getEventDispatch());
		super.setChanged();
		super.notifyObservers(source);
	}
}

我们在产品事件类中增加了一个私有方法notifyEventDispatch,该方法的作用是明确事件的观察者,并同时在初始化时通知观察者,他在有参构造中被调用。我们再来看事件的观察者,如下所示。

public class EventDispatch implements Observer {
	// 单例模式
	private final static EventDispatch dispatch = new EventDispatch();
	// 事件消费者
	private Vector<EventCustomer> customer = new Vector<EventCustomer>();

	/**
	 * 不允许生成新的实例
	 */
	private EventDispatch() {
	}

	/**
	 * 获得单例对象
	 * 
	 * @return
	 */
	public static EventDispatch getEventDispatch() {
		return dispatch;
	}

	@Override
	public void update(Observable o, Object arg) {
		
	}

}

产品和事件都定义出来了,那我们想想怎么把这两者关联起来,产品和事件是两个独立的对象,两者都可以独立的扩展,用什么来适应他们的扩展呢?桥梁模式!两个不相关的类可以通过桥梁模式组合出稳定、健壮的结构。

我们这次把抽象化角色和实现角色去掉,各位可能要说了,把抽象化角色和实现化角色去掉,那桥梁模式在抽象层次耦合的优点还怎么体现呢?因为我们采用的是单个产品对象,没有必要进行抽象化处理,若要按照该框架做扩展开发,该部分是肯定需要抽象出接口或抽象类的,好在也非常简单,只要抽取一下就可以了。这样考虑后,我们的ProductManager类就增加一个功能:组合产品类和事件类,产生有意义的产品事件,如下所示。

public class ProductManager {
	// 是否可以创建一个产品
	private boolean isPermittedCreate = false;

	/**
	 * 建立一个产品
	 * 
	 * @param name
	 * @return
	 */
	public Product createProduct(String name) {
		// 首先修改权限,允许创建
		this.isPermittedCreate = true;
		Product p = new Product(this, name);
		// 产生一个创建事件
		new ProductEvent(p, ProductEventType.NEW_PRODUCT);
		return p;
	}

	/**
	 * 废弃一个产品
	 * 
	 * @param p
	 */
	public void abandonProduct(Product p) {
		// 销毁一个产品,例如删除数据库记录
		// 产生删除事件
		new ProductEvent(p, ProductEventType.DEL_PRODUCT);
		p = null;
	}

	/**
	 * 修改一个产品
	 * 
	 * @param p
	 * @param name
	 */
	public void editProduct(Product p, String name) {
		// 修改后的产品
		p.setName(name);
		// 产生修改事件
		new ProductEvent(p, ProductEventType.EDIT_PRODUCT);
	}

	/**
	 * 获得是否可以创建一个产品
	 * 
	 * @return
	 */
	public boolean isCreateProduct() {
		return this.isPermittedCreate;
	}

	/**
	 * 克隆一个产品
	 * 
	 * @param p
	 * @return
	 */
	public Product clone(Product p) {
		// 产生克隆事件
		new ProductEvent(p, ProductEventType.CLONE_PRODUCT);
		return p.clone();
	}
}

在每个方法中增加了事件的产生机制,在createProduct方法中增加了创建产品事件,在editProduct方法中增加了修改产品事件,在delProduct方法中增加了遗弃产品事件,在clone方法中增加克隆产品事件,而且每个事件都是通过组合产生的,产品和事件的扩展性非常优秀。

刚刚我们说完了产品和事件的关系处理,现在回到我们事件的观察者,他承担着非常重要的职责。我们知道他要处理事件,但是现在还没有想好怎么实现他处理事件的update方法,暂时保持为空。

我们继续分析,这么多事件(现在只有1个产品类,如果产品类很多呢?)不可能每个产品事件都写一个处理者吧,对于产品事件来说,他最希望的结果就是我通知了事件处理者(也就是观察者模式的观察者),其他具体怎么处理由观察者来解决,那现在问题是观察者怎么来处理这么多的事件呢?事件的处理者必然有N多个,如何才能通知相应的处理者来处理事件呢?一个事件也可能通知多个处理者来处理,并且一个处理者处理完毕还可能通知其他的处理者,还不可能让每个处理者独自完成这样“不可能完成的任务”。

是的,需要中介者模式上场了,我们把EventDispatch类作为事件分发的中介者,事件的处理者都是具体的同事类,他们有着相似的行为,都是处理产品事件,但是又有不相同的逻辑,每个同事类对事件都有不同的处理行为。

EventDispatch类有3个职责。

  • 事件的观察者

作为观察者模式中的观察者角色,接收被观察者期望完成的任务,在我们的框架中就是接收ProductEvent事件。

  • 事件分发者

作为中介者模式的中介者角色,他担当着非常重要的任务——分发事件,并同时协调各个同事类(也就是事件的处理者)处理事件。

  • 事件处理者的管理员角色

不是每一个事件的处理者都可以接收事件并进行处理,是需要获得分发者许可后才可以,也就是说只有事件分发者允许他处理,他才能处理。

事件分发者担当了这么多的职责,那是不是与单一职责原则相违背了?确实如此,我们在整个系统的设计中确实需要这样一个角色担任这么多的功能,如果强制细分也可以完成,但是会加大代码量,同时导致系统的结构复杂,可以考虑拆分这3个职责,然后再组合相关的功能,看看代码量是如何翻倍的。

注意,设计原则只是一个理论,而不是一个带有刻度的标尺,因此在系统设计中不应该把他视为不可逾越的屏障,而是应该把他看成是一个方向标,尽量遵守,而不是必须恪守。

尽然事件分发者这么重要,我们就仔细研读一下他的代码,如下所示。

public class EventDispatch implements Observer {
	// 单例模式
	private final static EventDispatch dispatch = new EventDispatch();
	// 事件消费者
	private Vector<EventCustomer> customer = new Vector<EventCustomer>();

	/**
	 * 不允许生成新的实例
	 */
	private EventDispatch() {
	}

	/**
	 * 获得单例对象
	 * 
	 * @return
	 */
	public static EventDispatch getEventDispatch() {
		return dispatch;
	}

	@Override
	public void update(Observable o, Object arg) {
		// 事件
		ProductEvent event = (ProductEvent) o;
		// 处理者处理,这里是中介者模式的核心,可以是很复杂的业务逻辑
		for (EventCustomer e : this.customer) {
			// 处理能力是否匹配
			for (EventCustomType t : e.getCustomType()) {
				if (t.getValue() == event.getEventType().getVlaue()) {
					e.exec(event);
				}
			}
		}
	}

	/**
	 * 注册事件处理者
	 * 
	 * @param _customer
	 */
	public void registerCustomer(EventCustomer _customer) {
		this.customer.add(_customer);
	}

}

我们在这里使用Vector来存储所有的事件处理者,在update方法中使用了两个简单地for循环来完成业务逻辑的判断,只要事件的处理者级别和事件的类型相匹配,就调用事件处理者的exec方法来处理事件,该逻辑是整个事件触发架构的关键点,但不是难点。请注意,在设计这样的框架前,一定要定义好消费者与生产者之间的搭配问题,一般的做法是通过xml文件类或者IoC容器配置规则,然后在框架启动时加载并驻留内存。

EventCustomer抽象类负责定义事件处理者必须具有的行为,首先是每一个事件的处理者都必须定义自己能够处理的级别,也就是通过构造函数来定义自己的处理能力,当然处理能力可以是多值的,也就是说一个处理者可以处理多个事件;然后各个事件的处理者只要实现exec方法就可以了,完成自己对事件的消费处理即可。我们先来看抽象的事件处理者,如下所示。

public abstract class EventCustomer {
	// 容纳每个消费者能够处理的级别
	private Vector<EventCustomType> customType = new Vector<EventCustomType>();

	/**
	 * 每个消费者都要声明自己处理哪一类别的事件
	 * 
	 * @param customType
	 */
	public EventCustomer(EventCustomType customType) {
		addCustomType(customType);
	}

	/**
	 * 每个消费者可以消费多个事件
	 * 
	 * @param type
	 */
	public void addCustomType(EventCustomType type) {
		this.customType.add(type);
	}

	/**
	 * 得到自己的能力
	 * 
	 * @return
	 */
	public Vector<EventCustomType> getCustomType() {
		return customType;
	}

	/**
	 * 每个事件都要对事件进行声明式消费
	 * 
	 * @param event
	 */
	public abstract void exec(ProductEvent event);
}

很简单,我们定义了一个Vector变量来存储处理者的处理能力,然后通过构造函数约束子类必须定义一个自己的处理能力。在代码中,我们用到了事件处理类型枚举,如下所示。

public enum EventCustomType {
	// 新建立事件
	NEW(1),
	// 删除事件
	DEL(2),
	// 修改事件
	EDIT(3),
	// 克隆事件
	CLONE(4);

	private int value = 0;

	private EventCustomType(int value) {
		this.value = value;
	}

	public int getValue() {
		return value;
	}
}

我们在系统中定义了3个事件处理者,分别是乞丐、平民和贵族。乞丐只能获得别人遗弃的物品,平民消费自己生产的东西,自给自足,而贵族则可以获得精修的产品或者是绿色产品(也就是我们这里的克隆产品,不用自己劳动获得的产品)。我们先看乞丐的源代码,如下所示。

public class Beggar extends EventCustomer {
	/**
	 * 只能处理被人遗弃的东西
	 */
	public Beggar() {
		super(EventCustomType.DEL);
	}

	@Override
	public void exec(ProductEvent event) {
		// 事件的源头
		Product p = event.getSource();
		// 事件类型
		ProductEventType type = event.getEventType();
		System.out.println("乞丐处理事件:" + p.getName() + "销毁,事件类型=" + type);
	}

}

乞丐在无参构造中定义了自己只能处理删除的事件,然后在exec方法中定义了事件的处理逻辑,每个处理者都是只要完成这两个方法即可,我们再来看平民级别的事件处理者,如下所示。

public class Commoner extends EventCustomer {
	/**
	 * 定义平民能够处理的事件的级别
	 */
	public Commoner() {
		super(EventCustomType.NEW);
	}

	@Override
	public void exec(ProductEvent event) {
		// 事件的源头
		Product p = event.getSource();
		// 事件类型
		ProductEventType type = event.getEventType();
		System.out.println("平民处理事件:" + p.getName() + "诞生记,事件类型=" + type);
	}

}

平民只处理新建立的事件,其他事件不做处理,我们再来看贵族级别的事件处理者,如下所示。

public class Nobleman extends EventCustomer {
	/**
	 * 定义贵族能够处理的事件的级别
	 */
	public Nobleman() {
		super(EventCustomType.EDIT);
		super.addCustomType(EventCustomType.CLONE);
	}

	@Override
	public void exec(ProductEvent event) {
		// 事件的源头
		Product p = event.getSource();
		// 事件类型
		ProductEventType type = event.getEventType();
		if (type.getVlaue() == EventCustomType.CLONE.getValue()) {
			System.out.println("贵族处理事件:" + p.getName() + "克隆,事件类型=" + type);
		} else {
			System.out.println("贵族处理事件:" + p.getName() + "修改,事件类型=" + type);
		}
	}

}

贵族稍有不同,他有两个处理能力,能够处理修改事件和克隆事件,同时在exec方法中对这两类事件分别进行处理。此时,可能会想到另外一个处理模式:责任链模式。建立一个链,然后两类事件分别在链上进行处理并反馈结果。可以参考一下Servlet的过滤器的设计,在框架平台的开发中可以采用该模式,他具有非常好的扩展性和稳定性。

所有的角色都已出场,我们建立一个场景类把他们串联起来,如下所示。

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		// 获得事件分发中心
		EventDispatch dispatch = EventDispatch.getEventDispatch();
		// 接受乞丐对事件的处理
		dispatch.registerCustomer(new Beggar());
		// 接受平民对事件的处理
		dispatch.registerCustomer(new Commoner());
		// 接受贵族对事件的处理
		dispatch.registerCustomer(new Nobleman());
		// 建立一个原子弹生产工厂
		ProductManager factory = new ProductManager();
		// 制造一个产品
		System.out.println("=====模拟创建产品事件=====");
		System.out.println("创建一个叫做小男孩的原子弹");
		Product p = factory.createProduct("小男孩原子弹");
		// 修改一个产品
		System.out.println("\n=====模拟修改产品事件=====");
		System.out.println("把小男孩原子弹修改为胖子号原子弹");
		factory.editProduct(p, "胖子号原子弹");
		// 再克隆一个原子弹
		System.out.println("\n=====模拟克隆产品事件=====");
		System.out.println("克隆胖子号原子弹");
		factory.clone(p);
		// 遗弃一个产品
		System.out.println("\n=====模拟销毁产品事件=====");
		System.out.println("遗弃胖子号原子弹");
		factory.abandonProduct(p);
	}
}

我们的事件处理框架已经生效了,有行为,就产生事件,并有处理事件的处理者,并且这三者都相互解耦,可以独立的扩展下去。比如,想增加处理者,没有问题,建立一个类继承EventCustomer,然后注册到EventDispatch上,就可以进行处理事件了;想扩展产品,没问题?需要稍稍修改一下,首先抽取出产品和事件的抽象类,然后再进行扩展即可。

小结

该事件触发框架结构清晰,扩展性好,可以进行抽象化处理后应用于实际开发中。我们回头看看在这个案例中使用了哪些设计模式。

  • 工厂方法模式

负责产生产品对象,方便产品的修改和扩展,并且实现了产品和工厂的紧耦合,避免产品随意被创建而无触发事件的情况发生。

  • 桥梁模式

在产品和事件两个对象的关系中我们使用了桥梁模式,如此设计后,两者都可以自由的扩展(前提是需要抽取抽象化)而不会破坏原有的封装。

  • 观察者模式

观察者模式解决了事件如何通知处理者的问题,而且观察者模式还有一个优点是可以有多个观察者,也就是我们的架构是可以多层级、多分类的处理者。想重新扩展一个新类型(新接口)的观察者?没有问题,扩展ProductEvent即可。

  • 中介者模式

事件有了,处理者也有了,这些都会发生变化,并且处理者之间也有耦合关系,中介者则可以完美的处理这些复杂的关系。

我们再来思考一下,如果我们要扩展这个框架,可能还会用到什么模式?首先是责任链模式,他可以帮助我们解决一个处理者处理多个事件的问题;其次是模板方法模式,处理者的启用、停用等,都可以通过模板方法模式来好似西安;再次是装饰模式,事件的包装、处理者功能的强化都会用到装饰模式。当然了,我们还可能用到其他的模式,只要能够很好的解决我们的困境,那就好好使用吧,这也是我们学习设计模式的目的。

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