《行为型模式》ppt课件

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1、软件设计模式,教学内容,行为型模式 命令模式 迭代器模式 观察者模式 策略模式 模板方法模式,行为型模式,行为型模式概述 行为型模式(Behavioral Pattern)是对在不同的对象之间划分责任和算法的抽象化。 行为型模式不仅仅关注类和对象的结构，而且重点关注它们之间的相互作用。 通过行为型模式，可以更加清晰地划分类与对象的职责，并研究系统在运行时实例对象之间的交互。在系统运行时，对象并不是孤立的，它们可以通过相互通信协作完成某些功能，一个对象在运行时也将影响到其他对象的运行。,行为型模式,行为型模式概述 行为型模式分为类行为型模式和对象行为型模式两种： 类行为型模式：类的行为型模式使用

2、继承关系在几个类之间分配行为，类行为型模式主要通过多态等方式来分配父类与子类的职责。 对象行为型模式：对象的行为型模式则使用对象的聚合关联关系来分配行为，对象行为型模式主要是通过对象关联等方式来分配两个或多个类的职责。根据“合成复用原则”，系统中要尽量使用关联关系来取代继承关系，因此大部分行为型设计模式都属于对象行为型设计模式。,行为型模式,行为型模式简介 职责链模式(Chain of Responsibility) 命令模式(Command) 解释器模式(Interpreter) 迭代器模式(Iterator) 中介者模式(Mediator) 备忘录模式(Memento) 观察者模式(Obs

3、erver) 状态模式(State) 策略模式(Strategy) 模板方法模式(Template Method) 访问者模式(Visitor),命令模式,模式动机 在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，但是并不知道请求的接收者是谁，也不知道被请求的操作是哪个，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计，使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活。,命令模式,模式动机,命令模式,命令模式,模式动机 命令模式可以对发送者和接收者完全解耦，发送者与接收者之间没有直接引用关系，发送请求的对象只需要知道如何发送请求，而不必知道

4、如何完成请求。这就是命令模式的模式动机。,命令模式,模式定义 命令模式(Command Pattern)：将一个请求封装为一个对象，从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或者记录请求日志，以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式，其别名为动作(Action)模式或事务(Transaction)模式。,命令模式,模式定义 Encapsulate a request as an object, thereby letting you parameterize clients with different requests, queue or log requests, an

5、d support undoable operations. Frequency of use: medium high,命令模式,模式结构,命令模式,模式结构 命令模式包含如下角色： Command: 抽象命令类 ConcreteCommand: 具体命令类 Invoker: 调用者 Receiver: 接收者 Client:客户类,命令模式,模式分析 命令模式的本质是对命令进行封装，将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。 每一个命令都是一个操作：请求的一方发出请求要求执行一个操作；接收的一方收到请求，并执行操作。 命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来，使得请求的一方不必知道接收请求

6、的一方的接口，更不必知道请求是怎么被接收，以及操作是否被执行、何时被执行，以及是怎么被执行的。,命令模式,模式分析 命令模式使请求本身成为一个对象，这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。 命令模式的关键在于引入了抽象命令接口，且发送者针对抽象命令接口编程，只有实现了抽象命令接口的具体命令才与接收者相关联。,命令模式,模式分析 典型的抽象命令类代码：,命令模式,模式分析 典型的调用者代码：,命令模式,模式分析 典型的具体命令类代码：,命令模式,模式分析 典型的请求接收者代码：,命令模式,模式分析 命令模式顺序图 ：,命令模式,命令模式实例与解析 实例一：电视机遥控器 电视机是请求的接收者，遥控

7、器是请求的发送者，遥控器上有一些按钮，不同的按钮对应电视机的不同操作。抽象命令角色由一个命令接口来扮演，有三个具体的令类实现了抽象命令接口，这三个具体命令类分别代表三种操作：打开电视机、关闭电视机和切换频道。显然，电视机遥控器就是一个典型的命令模式应用实例。,用餐时的账单是命令模式的一个例子。服务员接受顾客的点单，把它记在账单上封装。这个点单被排队等待烹饪。注意这里的“账单“是不依赖于菜单的，它可以被不同的顾客使用，因此它可以添入不同的点单项目。,命令模式,命令模式实例与解析 实例一：电视机遥控器,命令模式,命令模式实例与解析 实例一：电视机遥控器 参考代码,演示,命令模式,命令模式实例与解析

8、 实例二：功能键设置 为了用户使用方便，某系统提供了一系列功能键，用户可以自定义功能键的功能，如功能键FunctionButton可以用于退出系统(SystemExitClass)，也可以用于打开帮助界面(DisplayHelpClass)。用户可以通过修改配置文件来改变功能键的用途，现使用命令模式来设计该系统，使得功能键类与功能类之间解耦，相同的功能键可以对应不同的功能。,命令模式,命令模式实例与解析 实例二：功能键设置,命令模式,模式优缺点 命令模式的优点如下： 降低系统的耦合度。 新的命令可以很容易地加入到系统中。 可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令（组合命令）。 可以方便地实现对请

9、求的Undo和Redo。,命令模式,模式优缺点 命令模式的缺点如下： 使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类，因此某些系统可能需要大量具体命令类，这将影响命令模式的使用。,命令模式,模式适用环境 在以下情况下可以使用命令模式： 系统需要将请求调用者和请求接收者解耦，使得调用者和接收者不直接交互。 系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。 系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。 系统需要将一组操作组合在一起，即支持宏命令。,命令模式,模式应用 (1) Java语言使用命令模式实现AWT/Swing GUI的

10、委派事件模型 (Delegation Event Model, DEM) 。 在AWT/Swing中，Frame、Button等界面组件是请求发送者，而AWT提供的事件监听器接口和事件适配器类是抽象命令接口，用户可以自己写抽象命令接口的子类来实现事件处理，即充当具体命令类，而在具体命令类中可以调用业务处理方法来实现该事件的处理。对于界面组件而言，只需要了解命令接口即可，无需关心接口的实现，组件类并不关心实际操作，而操作由用户来实现。,命令模式,模式应用 (2) 很多系统都提供了宏命令功能，如Unix下的Shell编程，可以将多条命令封装在一个命令对象中，只需要一条简单的命令即可执行一个命令序列

11、，这也是命令模式的应用实例之一。,命令模式,模式扩展 撤销操作的实现,命令模式,模式扩展 撤销操作的实现 参考代码,演示,命令模式,模式扩展 宏命令又称为组合命令，它是命令模式和组合模式联用的产物。 宏命令也是一个具体命令，不过它包含了对其他命令对象的引用，在调用宏命令的execute()方法时，将递归调用它所包含的每个成员命令的execute()方法，一个宏命令的成员对象可以是简单命令，还可以继续是宏命令。执行一个宏命令将执行多个具体命令，从而实现对命令的批处理。,命令模式,模式扩展 宏命令,迭代器模式,模式动机,现在的电视机，使用后一个和前一个按钮。当按下后一个按钮时，将切换到下一个预置的

12、频道。,迭代器模式,模式动机 在迭代器模式中，提供一个外部的迭代器来对聚合对象进行访问和遍历，迭代器定义了一个访问该聚合元素的接口，并且可以跟踪当前遍历的元素，了解哪些元素已经遍历过而哪些没有。 有了迭代器模式，我们会发现对一个复杂的聚合对象的操作会变得如此简单。,迭代器模式,模式定义 迭代器模式(Iterator Pattern) ：提供一种方法来访问聚合对象，而不用暴露这个对象的内部表示，其别名为游标(Cursor)。迭代器模式是一种对象行为型模式。,迭代器模式,模式定义 Provide a way to access the elements of an aggregate object

13、 sequentially without exposing its underlying representation. Frequency of use: high,迭代器模式,模式结构,迭代器模式,模式结构 迭代器模式包含如下角色： Iterator: 抽象迭代器 ConcreteIterator: 具体迭代器 Aggregate: 抽象聚合类 ConcreteAggregate: 具体聚合类,迭代器模式,模式分析 聚合是一个管理和组织数据对象的数据结构。 聚合对象主要拥有两个职责：一是存储内部数据；二是遍历内部数据。 存储数据是聚合对象最基本的职责。 将遍历聚合对象中数据的行为提取出来

14、，封装到一个迭代器中，通过专门的迭代器来遍历聚合对象的内部数据，这就是迭代器模式的本质。迭代器模式是“单一职责模式”的完美体现。,迭代器模式,模式分析 自定义迭代器 MyIterator抽象迭代器 MyCollection抽象聚合类 NewCollection具体聚合类 NewIterator具体迭代器 Client,迭代器模式,模式分析 自定义迭代器 参考代码,演示,迭代器模式,模式分析 在迭代器模式中应用了工厂方法模式，聚合类充当工厂类，而迭代器充当产品类，由于定义了抽象层，系统的扩展性很好，在客户端可以针对抽象聚合类和抽象迭代器进行编程。 由于很多编程语言的类库都已经实现了迭代器模式，因

15、此在实际使用中我们很少自定义迭代器，只需要直接使用Java、C#等语言中已定义好的迭代器即可，迭代器已经成为我们操作聚合对象的基本工具之一。,迭代器模式,迭代器模式实例与解析 实例：电视机遥控器 电视机遥控器就是一个迭代器的实例，通过它可以实现对电视机频道集合的遍历操作，本实例我们将模拟电视机遥控器的实现。,迭代器模式,迭代器模式实例与解析 实例：电视机遥控器,迭代器模式,迭代器模式实例与解析 实例：电视机遥控器 参考代码,演示,迭代器模式,模式优缺点 迭代器模式的优点如下： 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

16、合类和迭代器类都很方便，无需修改原有代码，满足“开闭原则”的要求。,迭代器模式,模式优缺点 迭代器模式的缺点如下： 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。,迭代器模式,模式适用环境 在以下情况下可以使用迭代器模式： 访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。 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。,迭代器模式,模式应用 JDK 1.2 引入了新的Java聚合框架Collections。,迭代器模式,模式应用 Collection是所有Java聚合类的根接口。 在JDK类库中，Collection的iterator()方法返回一个java.util.Iterator类型的对象，而其子接口java.util.List的listIterator()方法返回一个java.util.ListIterator类型的对象，ListIterator是Iterator的子类。它们构成了Java语言对迭代器模式