“對象性能”模式
面向?qū)ο蠛芎玫慕鉀Q了“抽象”的問題，但是必不可免地要付出一定的代價。對于通常情況來講，面向?qū)ο蟮某杀敬蠖伎梢院雎圆挥嫛５悄承┣闆r，面向?qū)ο笏鶐淼某杀颈仨氈斏魈幚怼?/p>
典型模式
Singleton
Flyweight
模式定義
保證一個類僅有一個實例，并提供一個該實例的全局訪問點。
——《設計模式》GoF
動機（Motivation）
在軟件系統(tǒng)中，經(jīng)常有這樣一個特殊的類，必須保證它們在系統(tǒng)中只存在一個示例，才能確保他們的邏輯正確性、以及良好的效率。
如何繞過常規(guī)的構(gòu)造器，提供一種機制來保證一個類只有一個實例？
這個應該類設計者的責任，而不是使用者的責任。
單件模式代碼：
[cpp]view plaincopyprint?
classSingleton{
private:
Singleton();
Singleton(constSingleton&?other);
public:
staticSingleton*?getInstance();
staticSingleton*?m_instance;
};
Singleton*?Singleton::m_instance=nullptr;
//線程非安全版本
Singleton*?Singleton::getInstance()?{
if(m_instance?==?nullptr)?{
m_instance?=newSingleton();
}
returnm_instance;
}
//線程安全版本，但鎖的代價過高
Singleton*?Singleton::getInstance()?{
Lock?lock;
if(m_instance?==?nullptr)?{
m_instance?=newSingleton();
}
returnm_instance;
}
class Singleton{
private:
Singleton();
Singleton(const Singleton& other);
public:
static Singleton* getInstance();
static Singleton* m_instance;
};
Singleton* Singleton::m_instance=nullptr;
//線程非安全版本
Singleton* Singleton::getInstance() {
if (m_instance == nullptr) {
m_instance = new Singleton();
}
return m_instance;
}
//線程安全版本，但鎖的代價過高
Singleton* Singleton::getInstance() {
Lock lock;
if (m_instance == nullptr) {
m_instance = new Singleton();
}
return m_instance;
}
結(jié)構(gòu)：
要點總結(jié)
Singleton模式中的實例構(gòu)造器可以設置為protected以允許子類派生。
Singleton模式一般不要支持拷貝構(gòu)造函數(shù)和Clone接口，因為這有可能會導致多個對象實例，與Singleton模式的初衷相違背。
如何實現(xiàn)多線程環(huán)境下安全的Singleton？注意對雙檢查鎖的正確實現(xiàn)。
模式定義
運用共享技術(shù)有效地支持大量的細粒度對象
——《設計模式》GoF
動機（Motivation）
在軟件系統(tǒng)中采用純粹對象方案的問題 在于大量細粒度的對象會很快充斥在系統(tǒng)中，從而帶來很高的運行時代價——主要指內(nèi)存需求方面的代價。
如何在避免大量·細粒度對象問題的同事，讓外部客戶程序仍然能夠透明地使用面向?qū)ο蟮姆绞絹磉M行操作？
享元模式代碼：
[cpp]view plaincopyprint?
classFont?{
private:
//unique?object?key
string?key;
//object?state
//....
public:
Font(conststring&?key){
//...
}
};
?
classFontFactory{
private:
map?fontPool;
public:
Font*?GetFont(conststring&?key){
map::iterator?item=fontPool.find(key);
if(item!=footPool.end()){
returnfontPool[key];
}
else{
Font*?font?=newFont(key);
fontPool[key]=?font;
returnfont;
}
}
voidclear(){
//...
}
};
class Font {
private:
//unique object key
string key;
//object state
//....
public:
Font(const string& key){
//...
}
};
?
class FontFactory{
private:
map fontPool;
public:
Font* GetFont(const string& key){
map::iterator item=fontPool.find(key);
if(item!=footPool.end()){
return fontPool[key];
}
else{
Font* font = new Font(key);
fontPool[key]= font;
return font;
}
}
void clear(){
//...
}
};
結(jié)構(gòu)：
要點總結(jié)
面向?qū)ο蠛芎玫慕鉀Q了抽相性的問題，但是作為一個運行在機器中的程序?qū)嶓w，我們需要考慮對象的代價問題。Flyweight主要解決面向的代價問題，一般不觸及面向?qū)ο蟮某橄笮詥栴}。
Flyweight采用對象共享的做法來降低系統(tǒng)中的對象的個數(shù)，從而降低細粒度對象給系統(tǒng)帶來的內(nèi)存壓力。在具體實現(xiàn)方面，要注意對像狀態(tài)的處理。
對象的數(shù)量太大，從而導致對像內(nèi)存開銷加大——什么樣的數(shù)量才算大？這需要我們仔細根據(jù)具體應用情況進行評估，而不能憑空臆斷。
“狀態(tài)變化”模式
在組建構(gòu)建過程中，某些對象的狀態(tài)經(jīng)常面臨變化，如何對這些變化進行有效的管理？同時又維持高層模塊的穩(wěn)定？“狀態(tài)變化”模式為這一個問題提供了一種解決方案。
典型模式
State
Memento
模式定義
允許一個對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變是改變它的行為。從而使對像看起來似乎修改其行為。
——《設計模式》GoF
動機（Motivation）
在軟件構(gòu)建過程中，某些對象的狀態(tài)如果改變，其行為也會隨之而發(fā)生變化，比如文檔處于只讀狀態(tài)，其支持的行為和讀寫狀態(tài)支持的行為就可能會完全不同。
如何在運行時根據(jù)對象的狀態(tài)來透明地更改對象的行為？而不會為對象操作和狀態(tài)轉(zhuǎn)化之間引入緊耦合？
狀態(tài)模式代碼：
[cpp]view plaincopyprint?
classNetworkState{
public:
NetworkState*?pNext;
virtualvoidOperation1()=0;
virtualvoidOperation2()=0;
virtualvoidOperation3()=0;
virtual~NetworkState(){}
};
classOpenState?:publicNetworkState{
staticNetworkState*?m_instance;
public:
staticNetworkState*?getInstance(){
if(m_instance?==?nullptr)?{
m_instance?=newOpenState();
}
returnm_instance;
}
voidOperation1(){
//**********
pNext?=?CloseState::getInstance();
}
voidOperation2(){
//..........
pNext?=?ConnectState::getInstance();
}
voidOperation3(){
//
$$
pNext?=?OpenState::getInstance();
}
};
classCloseState:publicNetworkState{?}
//...
classNetworkProcessor{
NetworkState*?pState;
public:
NetworkProcessor(NetworkState*?pState){
this->pState?=?pState;
}
voidOperation1(){
//...
pState->Operation1();
pState?=?pState->pNext;
//...
}
voidOperation2(){
//...
pState->Operation2();
pState?=?pState->pNext;
//...
}
voidOperation3(){
//...
pState->Operation3();
pState?=?pState->pNext;
//...
}
};
class NetworkState{
public:
NetworkState* pNext;
virtual void Operation1()=0;
virtual void Operation2()=0;
virtual void Operation3()=0;
virtual ~NetworkState(){}
};
class OpenState :public NetworkState{
static NetworkState* m_instance;
public:
static NetworkState* getInstance(){
if (m_instance == nullptr) {
m_instance = new OpenState();
}
return m_instance;
}
void Operation1(){
//**********
pNext = CloseState::getInstance();
}
void Operation2(){
//..........
pNext = ConnectState::getInstance();
}
void Operation3(){
//$$$$$$$$$$
pNext = OpenState::getInstance();
}
};
class CloseState:public NetworkState{ }
//...
class NetworkProcessor{
NetworkState* pState;
public:
NetworkProcessor(NetworkState* pState){
this->pState = pState;
}
void Operation1(){
//...
pState->Operation1();
pState = pState->pNext;
//...
}
void Operation2(){
//...
pState->Operation2();
pState = pState->pNext;
//...
}
void Operation3(){
//...
pState->Operation3();
pState = pState->pNext;
//...
}
};
結(jié)構(gòu)：
要點總結(jié)
State模式將所有與一個特定狀態(tài)相關(guān)的行為都放入一個State的子類對象中，在對像狀態(tài)切換時， 切換相應的對象；但同時維持State的接口，這樣實現(xiàn)了具體操作與狀態(tài)轉(zhuǎn)換之間的解耦。
為不同的狀態(tài)引入不同的對象使得狀態(tài)轉(zhuǎn)換變得更加明確，而且可以保證不會出現(xiàn)狀態(tài)不一致的情況，因為轉(zhuǎn)換是原子性的——即要么徹底轉(zhuǎn)換過來，要么不轉(zhuǎn)換。
如果State對象沒有實例變量，那么各個上下文可以共享同一個State對象，從而節(jié)省對象開銷。
模式定義
在不破壞封裝性的前提下，不活一個對象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對像之外保存這個狀態(tài)。這樣以后就可以將該對像恢復到原想保存的狀態(tài)。
——《設計模式》GoF
動機（Motivation）
在軟件構(gòu)建過程中，某些對象的狀態(tài)在轉(zhuǎn)會過程中，可能由于某種需求，要求程序能夠回溯到對像之前處于某個點時的狀態(tài)。如果使用一些公有借口來讓其它對象得到對象的狀態(tài)，便會暴露對象的實現(xiàn)細節(jié)。
如何實現(xiàn)對象狀態(tài)的良好保存與恢復？但同時又不會因此而破壞對象本身的封裝性。
Memento模式代碼：
[cpp]view plaincopyprint?
classMemento
{
string?state;
//..
public:
Memento(conststring?&?s)?:?state(s)?{}
string?getState()const{returnstate;?}
voidsetState(conststring?&?s)?{?state?=?s;?}
};
classOriginator
{
string?state;
//....
public:
Originator()?{}
Memento?createMomento()?{
Memento?m(state);
returnm;
}
voidsetMomento(constMemento?&?m)?{
state?=?m.getState();
}
};
intmain()
{
Originator?orginator;
//捕獲對象狀態(tài)，存儲到備忘錄
Memento?mem?=?orginator.createMomento();
//...?改變orginator狀態(tài)
//從備忘錄中恢復
orginator.setMomento(memento);
}
class Memento
{
string state;
//..
public:
Memento(const string & s) : state(s) {}
string getState() const { return state; }
void setState(const string & s) { state = s; }
};
class Originator
{
string state;
//....
public:
Originator() {}
Memento createMomento() {
Memento m(state);
return m;
}
void setMomento(const Memento & m) {
state = m.getState();
}
};
int main()
{
Originator orginator;
//捕獲對象狀態(tài)，存儲到備忘錄
Memento mem = orginator.createMomento();
//... 改變orginator狀態(tài)
//從備忘錄中恢復
orginator.setMomento(memento);
}
結(jié)構(gòu)：
要點總結(jié)
備忘錄（Memento）存儲原發(fā)器（Originator）對象的內(nèi)部狀態(tài)，在需要時恢復原發(fā)器的狀態(tài)。
Memento模式的核心是信息隱藏，即Originator需要向外接隱藏信息，保持其封裝性。但同時又需要將其狀態(tài)保持到外界（Memento）
由于現(xiàn)代語言運行時（如C#、java等）都具有相當?shù)膶ο笮蛄谢С郑虼送捎眯瘦^高、又較容易正確實現(xiàn)的序列化方案來實現(xiàn)Memento模式。
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”模式
常常有一些組建在內(nèi)部具有特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如果讓客戶程序依賴這些特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將極大的破壞組件的復用。這時候，將這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)封裝在內(nèi)部，在外部提供統(tǒng)一的接口，來實現(xiàn)與特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)無關(guān)的訪問，是一種行之有效的解決方案。
典型模式
Composite
Iterator
Chain of Responsibility
模式定義
將對象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示“部分-整體”的層級結(jié)構(gòu)。Compisite使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性（穩(wěn)定）。
——《設計模式》GoF
動機（Motivation）
軟件在某些情況下，客戶代碼過多地依賴于對像容器復雜的內(nèi)部實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，對象容器內(nèi)部實現(xiàn)結(jié)構(gòu)（而非抽象接口）的變化將因其客戶代碼的頻繁變化，帶來了代碼的維護性、擴展性等弊端。
如何將“客戶代碼與復雜的對象容器結(jié)構(gòu)”解耦？讓對象容器自己來實現(xiàn)自身的復雜結(jié)構(gòu)，從而使得客戶代碼就像處理簡單對象一樣來處理復雜的對象容器？
Composite模式代碼：
[cpp]view plaincopyprint?
#include?
#include?
#include?
#include?
usingnamespacestd;
classComponent
{
public:
virtualvoidprocess()?=?0;
virtual~Component(){}
};
//樹節(jié)點
classComposite?:publicComponent{
string?name;
list?elements;
public:
Composite(conststring?&?s)?:?name(s)?{}
voidadd(Component*?element)?{
elements.push_back(element);
}
voidremove(Component*?element){
elements.remove(element);
}
voidprocess(){
//1.?process?current?node
//2.?process?leaf?nodes
for(auto?&e?:?elements)
e->process();//多態(tài)調(diào)用
}
};
//葉子節(jié)點
classLeaf?:publicComponent{
string?name;
public:
Leaf(string?s)?:?name(s)?{}
voidprocess(){
//process?current?node
}
};
voidInvoke(Component?&?c){
//...
c.process();
//...
}
intmain()
{
Composite?root("root");
Composite?treeNode1("treeNode1");
Composite?treeNode2("treeNode2");
Composite?treeNode3("treeNode3");
Composite?treeNode4("treeNode4");
Leaf?leat1("left1");
Leaf?leat2("left2");
root.add(&treeNode1);
treeNode1.add(&treeNode2);
treeNode2.add(&leaf1);
root.add(&treeNode3);
treeNode3.add(&treeNode4);
treeNode4.add(&leaf2);
process(root);
process(leaf2);
process(treeNode3);
}
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
class Component
{
public:
virtual void process() = 0;
virtual ~Component(){}
};
//樹節(jié)點
class Composite : public Component{
string name;
list elements;
public:
Composite(const string & s) : name(s) {}
void add(Component* element) {
elements.push_back(element);
}
void remove(Component* element){
elements.remove(element);
}
void process(){
//1. process current node
//2. process leaf nodes
for (auto &e : elements)
e->process(); //多態(tài)調(diào)用
}
};
//葉子節(jié)點
class Leaf : public Component{
string name;
public:
Leaf(string s) : name(s) {}
void process(){
//process current node
}
};
void Invoke(Component & c){
//...
c.process();
//...
}
int main()
{
Composite root("root");
Composite treeNode1("treeNode1");
Composite treeNode2("treeNode2");
Composite treeNode3("treeNode3");
Composite treeNode4("treeNode4");
Leaf leat1("left1");
Leaf leat2("left2");
root.add(&treeNode1);
treeNode1.add(&treeNode2);
treeNode2.add(&leaf1);
root.add(&treeNode3);
treeNode3.add(&treeNode4);
treeNode4.add(&leaf2);
process(root);
process(leaf2);
process(treeNode3);
}
結(jié)構(gòu)：
要點總結(jié)
Composite模式采用樹形結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)普遍存在的對象容器，從而將“一對多”的關(guān)系轉(zhuǎn)化為“一對一”的關(guān)系，使得客戶代碼可以一致地（復用）處理對象和對象容器，無需關(guān)心處理的是單個對象還是組合的對象容器。
將“客戶代碼與復雜的對象容器結(jié)構(gòu)”解耦是Composite的核心思想，解耦之后，客戶代碼將與純粹的抽象接口——而非對像容器的內(nèi)部實現(xiàn)結(jié)構(gòu)——發(fā)生依賴，從而更能“應對變化”。
Composite模式在具體實現(xiàn)中，可以讓父對象中的子對象反向追溯；如果父對象有頻繁的遍歷需求，可使用緩存技巧來改善效率。
模式定義
提供一種方法順序訪問一個聚合對象中的各個元素，而又不暴露（隔離變化，穩(wěn)定）該對象的內(nèi)部表示。
——《設計模式》GoF
動機（Motivation）
在軟件構(gòu)建過程中，集合對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)常常變化各異。但對于這些集合對象，我們希望在不暴露其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時，可以讓外部客戶代碼透明的訪問其中包含的元素；同時這種“透明遍歷”也為“同一種算法在多種集合對象上進行操作”提供了可能。
使用面向?qū)ο蠹夹g(shù)將這種遍歷機制抽象為“迭代器對象”為“因?qū)ψ兓械募蠈ο蟆碧峁┝艘环N優(yōu)雅的方式。
Iterator模式代碼：
[cpp]view plaincopyprint?
template
classIterator
{
public:
virtualvoidfirst()?=?0;
virtualvoidnext()?=?0;
virtualboolisDone()const=?0;
virtualT&?current()?=?0;
};
template
classMyCollection{
public:
Iterator?GetIterator(){
//...
}
};
template
classCollectionIterator?:publicIterator{
MyCollection?mc;
public:
CollectionIterator(constMyCollection?&?c):?mc(c){?}
voidfirst()?override?{
}
voidnext()?override?{
}
boolisDone()constoverride{
}
T&?current()?override{
}
};
voidMyAlgorithm()
{
MyCollection?mc;
Iterator?iter=?mc.GetIterator();
for(iter.first();?!iter.isDone();?iter.next()){
cout?<<?iter.current()?<<?endl;
}
}
template
class Iterator
{
public:
virtual void first() = 0;
virtual void next() = 0;
virtual bool isDone() const = 0;
virtual T& current() = 0;
};
template
class MyCollection{
public:
Iterator GetIterator(){
//...
}
};
template
class CollectionIterator : public Iterator{
MyCollection mc;
public:
CollectionIterator(const MyCollection & c): mc(c){ }
void first() override {
}
void next() override {
}
bool isDone() const override{
}
T& current() override{
}
};
void MyAlgorithm()
{
MyCollection mc;
Iterator iter= mc.GetIterator();
for (iter.first(); !iter.isDone(); iter.next()){
cout << iter.current() << endl;
}
}
結(jié)構(gòu)：
要點總結(jié)：
迭代抽象：訪問一個聚合對象的內(nèi)容而無需暴露他的內(nèi)部表示。
迭代多態(tài)：為遍歷不同的集合結(jié)構(gòu)提供一個統(tǒng)一的接口，從而支持同樣的算法在不同的集合結(jié)構(gòu)上進行操作。
迭代器健壯性考慮：遍歷的同時更改迭代器所在的集合結(jié)構(gòu)，會導致問題。
模式定義
使多個對像都有機會處理請求，從而避免請求的發(fā)送者和接收者之間的耦合關(guān)系。將這些對像連成一條鏈，并沿著這條鏈傳遞請求，直到有一個對象處理它為止。
——《設計模式》GoF
動機（Motivation）
在軟件構(gòu)建的過程中，一個請求可能被多個對象處理，但是每個請求在運行時只能有一個接受者，如果顯示指定，將必不可少的帶來請求發(fā)送者與接受者的耦合。
如何使請求的發(fā)送者不需要指定具體的接受者？讓請求的接受者自己在運行時決定來處理請求，從而使兩者解耦。
職責鏈模式代碼：
[cpp]view plaincopyprint?
#include?
#include?
usingnamespacestd;
enumclassRequestType
{
REQ_HANDLER1,
REQ_HANDLER2,
REQ_HANDLER3
};
classReqest
{
string?description;
RequestType?reqType;
public:
Reqest(conststring?&?desc,?RequestType?type)?:?description(desc),?reqType(type)?{}
RequestType?getReqType()const{returnreqType;?}
conststring&?getDescription()const{returndescription;?}
};
classChainHandler{
ChainHandler?*nextChain;
voidsendReqestToNextHandler(constReqest?&?req)
{
if(nextChain?!=?nullptr)
nextChain->handle(req);
}
protected:
virtualboolcanHandleRequest(constReqest?&?req)?=?0;
virtualvoidprocessRequest(constReqest?&?req)?=?0;
public:
ChainHandler()?{?nextChain?=?nullptr;?}
voidsetNextChain(ChainHandler?*next)?{?nextChain?=?next;?}
voidhandle(constReqest?&?req)
{
if(canHandleRequest(req))
processRequest(req);
else
sendReqestToNextHandler(req);
}
};
classHandler1?:publicChainHandler{
protected:
boolcanHandleRequest(constReqest?&?req)?override
{
returnreq.getReqType()?==?RequestType::REQ_HANDLER1;
}
voidprocessRequest(constReqest?&?req)?override
{
cout?<<"Handler1?is?handle?reqest:?"<<?req.getDescription()?<<?endl;
}
};
classHandler2?:publicChainHandler{
protected:
boolcanHandleRequest(constReqest?&?req)?override
{
returnreq.getReqType()?==?RequestType::REQ_HANDLER2;
}
voidprocessRequest(constReqest?&?req)?override
{
cout?<<"Handler2?is?handle?reqest:?"<<?req.getDescription()?<<?endl;
}
};
classHandler3?:publicChainHandler{
protected:
boolcanHandleRequest(constReqest?&?req)?override
{
returnreq.getReqType()?==?RequestType::REQ_HANDLER3;
}
voidprocessRequest(constReqest?&?req)?override
{
cout?<<"Handler3?is?handle?reqest:?"<<?req.getDescription()?<<?endl;
}
};
intmain(){
Handler1?h1;
Handler2?h2;
Handler3?h3;
h1.setNextChain(&h2);
h2.setNextChain(&h3);
Reqest?req("process?task?...?",?RequestType::REQ_HANDLER3);
h1.handle(req);
return0;
}
#include
#include
using namespace std;
enum class RequestType
{
REQ_HANDLER1,
REQ_HANDLER2,
REQ_HANDLER3
};
class Reqest
{
string description;
RequestType reqType;
public:
Reqest(const string & desc, RequestType type) : description(desc), reqType(type) {}
RequestType getReqType() const { return reqType; }
const string& getDescription() const { return description; }
};
class ChainHandler{
ChainHandler *nextChain;
void sendReqestToNextHandler(const Reqest & req)
{
if (nextChain != nullptr)
nextChain->handle(req);
}
protected:
virtual bool canHandleRequest(const Reqest & req) = 0;
virtual void processRequest(const Reqest & req) = 0;
public:
ChainHandler() { nextChain = nullptr; }
void setNextChain(ChainHandler *next) { nextChain = next; }
void handle(const Reqest & req)
{
if (canHandleRequest(req))
processRequest(req);
else
sendReqestToNextHandler(req);
}
};
class Handler1 : public ChainHandler{
protected:
bool canHandleRequest(const Reqest & req) override
{
return req.getReqType() == RequestType::REQ_HANDLER1;
}
void processRequest(const Reqest & req) override
{
cout << "Handler1 is handle reqest: " << req.getDescription() << endl;
}
};
class Handler2 : public ChainHandler{
protected:
bool canHandleRequest(const Reqest & req) override
{
return req.getReqType() == RequestType::REQ_HANDLER2;
}
void processRequest(const Reqest & req) override
{
cout << "Handler2 is handle reqest: " << req.getDescription() << endl;
}
};
class Handler3 : public ChainHandler{
protected:
bool canHandleRequest(const Reqest & req) override
{
return req.getReqType() == RequestType::REQ_HANDLER3;
}
void processRequest(const Reqest & req) override
{
cout << "Handler3 is handle reqest: " << req.getDescription() << endl;
}
};
int main(){
Handler1 h1;
Handler2 h2;
Handler3 h3;
h1.setNextChain(&h2);
h2.setNextChain(&h3);
Reqest req("process task ... ", RequestType::REQ_HANDLER3);
h1.handle(req);
return 0;
}
結(jié)構(gòu)：
要點總結(jié)
Chain of Responsibility模式的應用場合在于“一個請求可能有多個接受者，但是最后真正接受者只有一個”，這時候請求發(fā)送者與接受者的耦合可能出現(xiàn)“變化脆弱”的癥狀，職責鏈的目的就是將二者解耦，從而更好的應對變化。
應用了Chain of Responsibility模式后，對象的職責分派將更具靈活性。我們可以在運行時動態(tài)添加/修改請求的處理指責。
如果請求傳遞到職責鏈的末尾仍得不到處理，應該有一個合理的缺省機制。這也是每一個接受者對象的責任，而不是發(fā)出請求的對象的責任。
“行為變化”模式
在組建的構(gòu)建過程中，組建行為的變化經(jīng)常導致組建本身劇烈的變化。“行為變化”模式將組建的行為和組建本身進行解耦，從而主持組件的變化，實現(xiàn)兩者之間的松耦合。
典型模式
Command
Visitor
模式定義
將一個請求（行為）封裝為對象，從而使你可用不同的請求，對客戶進行參數(shù)化；對請求排隊或記錄請求日志以及支持可撤銷的操作。
——《設計模式》GoF
動機（Motivation）
在軟件構(gòu)建構(gòu)成中，“行為請求者”與“行為實現(xiàn)者”通常呈現(xiàn)一種“緊耦合”。但在某些場合——比如需要對行為進行“記錄、撤銷（undo）、事務”等處理，這種無法抵御變化的緊耦合是不合適的。
在這種情況下，如何將“行為請求者”與“行為實現(xiàn)者”解耦？將一組行為抽象為對象，可以實現(xiàn)二者之間的松耦合。
Command模式代碼：
[cpp]view plaincopyprint?
#include?
#include?
#include?
usingnamespacestd;
classCommand
{
public:
virtualvoidexecute()?=?0;
};
classConcreteCommand1?:publicCommand
{
string?arg;
public:
ConcreteCommand1(conststring?&?a)?:?arg(a)?{}
voidexecute()?override
{
cout<<"#1?process..."<
}
};
classConcreteCommand2?:publicCommand
{
string?arg;
public:
ConcreteCommand2(conststring?&?a)?:?arg(a)?{}
voidexecute()?override
{
cout<<"#2?process..."<
}
};
classMacroCommand?:publicCommand
{
vector?commands;
public:
voidaddCommand(Command?*c)?{?commands.push_back(c);?}
voidexecute()?override
{
for(auto?&c?:?commands)
{
c->execute();
}
}
};
intmain()
{
ConcreteCommand1?command1(receiver,"Arg?###");
ConcreteCommand2?command2(receiver,"Arg?$$$");
MacroCommand?macro;
macro.addCommand(&command1);
macro.addCommand(&command2);
macro.execute();
}
#include
#include
#include
using namespace std;
class Command
{
public:
virtual void execute() = 0;
};
class ConcreteCommand1 : public Command
{
string arg;
public:
ConcreteCommand1(const string & a) : arg(a) {}
void execute() override
{
cout<< "#1 process..."<
}
};
class ConcreteCommand2 : public Command
{
string arg;
public:
ConcreteCommand2(const string & a) : arg(a) {}
void execute() override
{
cout<< "#2 process..."<
}
};
class MacroCommand : public Command
{
vector commands;
public:
void addCommand(Command *c) { commands.push_back(c); }
void execute() override
{
for (auto &c : commands)
{
c->execute();
}
}
};
int main()
{
ConcreteCommand1 command1(receiver, "Arg ###");
ConcreteCommand2 command2(receiver, "Arg $$$");
MacroCommand macro;
macro.addCommand(&command1);
macro.addCommand(&command2);
macro.execute();
}
結(jié)構(gòu)
要點總結(jié)
Command模式的根本目的在于“行為請求者”與“行為實現(xiàn)者”解耦，在面向?qū)ο蟮恼Z言中，常見的實現(xiàn)手段是“將行為抽象為對象”
實現(xiàn)Command接口的具體命令對象ConcreteCommand有時候根據(jù)需要可能會保存一些額外的狀態(tài)信息。通過使用Composite模式，可以將多個“命令”封裝為一個“符合命令”MacroCommand
Command模式與C++中的函數(shù)對像有些類似。但兩者定義行為接口的規(guī)范有所區(qū)別：Command以面向?qū)ο笾械摹敖涌?實現(xiàn)”來定義行為接口規(guī)范，更嚴格，但有性能損失；C++函數(shù)對象以函數(shù)簽名來定義行為接口規(guī)范，更靈活，性能能高。
模式定義
表示一個作用與某對像結(jié)構(gòu)中的各元素的操作。使得可以在不改變（穩(wěn)定）各元素的類的前提下定義（擴展）作用于這些元素的新操作（變化）。
——《設計模式》GoF
動機（Motivation）
在軟件構(gòu)建的過程中，由于需求的改變，某些類層次結(jié)構(gòu)中常常需要增加新的行為（方法）。如果直接在類中做這樣的更改，將會給子類帶來很繁重的變更負擔，甚至破壞原有設計。
如何在不更改類層次結(jié)構(gòu)的前提下，在運行時根據(jù)需要透明地為類層次結(jié)構(gòu)上的各個類動態(tài)添加新的操作，從而避免上述問題？
Visitor模式代碼：
[cpp]view plaincopyprint?
#include?
usingnamespacestd;
classVisitor;
classElement
{
public:
virtualvoidFunc1()?=?0;
virtualvoidFunc2(intdata)=0;
virtualvoidFunc3(intdata)=0;
//...
virtual~Element(){}
};
classElementA?:publicElement
{
public:
voidFunc1()?override{
//...
}
voidFunc2(intdata)?override{
//...
}
};
classElementB?:publicElement
{
public:
voidFunc1()?override{
//***
}
voidFunc2(intdata)?override?{
//***
}
};
#include
using namespace std;
class Visitor;
class Element
{
public:
virtual void Func1() = 0;
virtual void Func2(int data)=0;
virtual void Func3(int data)=0;
//...
virtual ~Element(){}
};
class ElementA : public Element
{
public:
void Func1() override{
//...
}
void Func2(int data) override{
//...
}
};
class ElementB : public Element
{
public:
void Func1() override{
//***
}
void Func2(int data) override {
//***
}
};
結(jié)構(gòu)
要點總結(jié)
Vistor模式通過所謂的雙重分發(fā)（double dispatch）來實現(xiàn)在不更改（不添加新的操作-編譯時）Element類層次結(jié)構(gòu)的前提下，在運行時透明地為類層次結(jié)構(gòu)上的各個類動態(tài)添加新的操作（支持變化）。
所謂雙重分發(fā)即Vistor模式中間包括了兩個多態(tài)分發(fā)（注意其中的多態(tài)機制）：第一個accept方法的多態(tài)解析；第二個為visitElementX方法的多態(tài)辨析。
Visitor模式最大的缺點在于擴展類層次結(jié)構(gòu)（增添新的Element子類），會導致Visitor類的改變。因此Visitor模式適用于“Element類層次結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而其中的操作卻進場面臨頻繁改動”。
“領(lǐng)域規(guī)則”模式
在特定領(lǐng)域內(nèi)，某些變化雖然頻繁，但可以抽象為某種規(guī)則。這時候，結(jié)合特定領(lǐng)域，將問題抽象為語法規(guī)則，從而給出該領(lǐng)域下的一般性解決方案。
典型模式
Interpreter
模式定義
給定一個語言，定義它的文法的一種表示，并定義一種解釋器，這個解釋器使用該表示來解釋語言中的句子。
——《設計模式》GoF
動機（Motivation）
在軟件構(gòu)建過程中，如果某一特定領(lǐng)域的問題比較復雜，類似的結(jié)構(gòu)不斷的重復出現(xiàn)，如果使用普通的變成方式來實現(xiàn)將面臨非常頻繁的變化。
在這種情況下，將特定領(lǐng)域的問題表達為某種語法規(guī)則下的句子，然后構(gòu)建一個解析器來解釋這樣的句子，從而達到解決問題的目的。
Interpret模式代碼：
[cpp]view plaincopyprint?
#include?
#include?
#include?
usingnamespacestd;
classExpression?{
public:
virtualintinterpreter(map?var)=0;
virtual~Expression(){}
};
//變量表達式
classVarExpression:publicExpression?{
charkey;
public:
VarExpression(constchar&?key)
{
this->key?=?key;
}
intinterpreter(map?var)?override?{
returnvar[key];
}
};
//符號表達式
classSymbolExpression?:publicExpression?{
//?運算符左右兩個參數(shù)
protected:
Expression*?left;
Expression*?right;
public:
SymbolExpression(?Expression*?left,??Expression*?right):
left(left),right(right){
}
};
//加法運算
classAddExpression?:publicSymbolExpression?{
public:
AddExpression(Expression*?left,?Expression*?right):
SymbolExpression(left,right){
}
intinterpreter(map?var)?override?{
returnleft->interpreter(var)?+?right->interpreter(var);
}
};
//減法運算
classSubExpression?:publicSymbolExpression?{
public:
SubExpression(Expression*?left,?Expression*?right):
SymbolExpression(left,right){
}
intinterpreter(map?var)?override?{
returnleft->interpreter(var)?-?right->interpreter(var);
}
};
Expression*??analyse(string?expStr)?{
stack?expStack;
Expression*?left?=?nullptr;
Expression*?right?=?nullptr;
for(inti=0;?i
{
switch(expStr[i])
{
case'+':
//?加法運算
left?=?expStack.top();
right?=newVarExpression(expStr[++i]);
expStack.push(newAddExpression(left,?right));
break;
case'-':
//?減法運算
left?=?expStack.top();
right?=newVarExpression(expStr[++i]);
expStack.push(newSubExpression(left,?right));
break;
default:
//?變量表達式
expStack.push(newVarExpression(expStr[i]));
}
}
Expression*?expression?=?expStack.top();
returnexpression;
}
voidrelease(Expression*?expression){
//釋放表達式樹的節(jié)點內(nèi)存...
}
intmain(intargc,constchar*?argv[])?{
string?expStr?="a+b-c+d-e";
map?var;
var.insert(make_pair('a',5));
var.insert(make_pair('b',2));
var.insert(make_pair('c',1));
var.insert(make_pair('d',6));
var.insert(make_pair('e',10));
Expression*?expression=?analyse(expStr);
intresult=expression->interpreter(var);
cout<
release(expression);
return0;
}
#include
#include
#include
using namespace std;
class Expression {
public:
virtual int interpreter(map var)=0;
virtual ~Expression(){}
};
//變量表達式
class VarExpression: public Expression {
char key;
public:
VarExpression(const char& key)
{
this->key = key;
}
int interpreter(map var) override {
return var[key];
}
};
//符號表達式
class SymbolExpression : public Expression {
// 運算符左右兩個參數(shù)
protected:
Expression* left;
Expression* right;
public:
SymbolExpression( Expression* left,? Expression* right):
left(left),right(right){
}
};
//加法運算
class AddExpression : public SymbolExpression {
public:
AddExpression(Expression* left, Expression* right):
SymbolExpression(left,right){
}
int interpreter(map var) override {
return left->interpreter(var) + right->interpreter(var);
}
};
//減法運算
class SubExpression : public SymbolExpression {
public:
SubExpression(Expression* left, Expression* right):
SymbolExpression(left,right){
}
int interpreter(map var) override {
return left->interpreter(var) - right->interpreter(var);
}
};
Expression*? analyse(string expStr) {
stack expStack;
Expression* left = nullptr;
Expression* right = nullptr;
for(int i=0; i
{
switch(expStr[i])
{
case '+':
// 加法運算
left = expStack.top();
right = new VarExpression(expStr[++i]);
expStack.push(new AddExpression(left, right));
break;
case '-':
// 減法運算
left = expStack.top();
right = new VarExpression(expStr[++i]);
expStack.push(new SubExpression(left, right));
break;
default:
// 變量表達式
expStack.push(new VarExpression(expStr[i]));
}
}
Expression* expression = expStack.top();
return expression;
}
void release(Expression* expression){
//釋放表達式樹的節(jié)點內(nèi)存...
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
string expStr = "a+b-c+d-e";
map var;
var.insert(make_pair('a',5));
var.insert(make_pair('b',2));
var.insert(make_pair('c',1));
var.insert(make_pair('d',6));
var.insert(make_pair('e',10));
Expression* expression= analyse(expStr);
int result=expression->interpreter(var);
cout<
release(expression);
return 0;
}
結(jié)構(gòu)
要點總結(jié)
Interpreter模式的應用場合是Interpreter模式應用中的難點，只有滿足“業(yè)務規(guī)則頻繁變化，且類似的結(jié)構(gòu)不斷重復出現(xiàn)，并且容易抽象為語法規(guī)則的問題”才適合使用Interpreter模式。
使用Interpreter模式來表示文法規(guī)則，從而可以使用面向?qū)ο蠹记蓙矸奖愕亍皵U展”文法。
Interpreter模式比較適合簡單的文法表示，對于復雜的文法表示，Interpreter模式會產(chǎn)生比較大的類層次結(jié)構(gòu)，需要求助于語法分析生成器這樣的標準工具。
