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Ｍｉｃ ｏｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏ１．１８・Ｎｏ．９．２Ｏ０２ 技术交流 微型电脑应用 ２００２年第１８卷第９期 ＪＡＶＡ程序开发中的设计模式 张世博 周树杰 闽 艳 摘要随着软件产品的复杂化，开发的难度越来越大， 不仅仅是技术要求的提高，而且要求软件的开发效率必须跟 得上，避免开发速度滞后，导致最终产品与实际应用的差距。 因此为了提高开发效率，在开发产品中设计模式的重要性越 来越提高到了更高的层次。本篇文章就是针对在ＪＡＶＡ程序 开发中的设计模式来讲述，给出了采用设计模式的由来，普遍 存在的设计模式，以及给出了采用设计模式的示例。 关键词设计模式工厂方法Ｊａｖａ 一、设计模式简介 设计模式（Ｄｅｓｉｇｎ Ｐａｔｔｅｒｎ）针对面向对象系统中重复出 现的设计问题，提出一个通用的设计方案，并予以系统化的命 名和动机解释。它描述了问题、提出了解决方案，并指出在什 么条件下使用该方案以及其效果。该解决方案是解决该问题 的一组精心安排的通用的类和对象．再经过定制和实现就可 用来解决特定的上下文中的问题。 简单来说．设计模式就是一个常用的方案。在我们的开发 过程中经常会遇到一些相同或相近的问题，如果每次都寻找 一个相应的解决办法，那么就会增加开发时间，降低开发效 率。为了节省时间，提高开发效率，就需要提供一些解决类似 问题的．在应用中被证明可行的方案 设计模式。所以一个 设计模式就是描述了一个被证明可行的方案，这些方案可以 重用．有良好的伸缩性。 一般而言，一个设计模式有四个要素： １．模式名称（Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎａｍｅ）这是一个助记名。它用一两 个词来描述模式的问题．解决方案和效果。设计模式允许我们 在较高的抽象层次上进行设计，基于一个模式词汇表，开发者 之间就可以讨论模式并在编写文档时使用它们．模式名可以 帮助我们思考．便于与其他人交流设计思想。 ２．问题（Ｐｒｏｂｌｅｍ）它的作用是描述应在何时使用模式，解 释采用设计模式的原因．描述了特定的设计问题，问题的所在 即为使用模式的先决条件。 ３．解决方案（Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）描述了设计模式的组成部分，各部 分之间的相互关系、各自的职责。因为模式就像一个模版，可 应用于多种场合，所以解决方案并不描述一个特定而具体的 设计，而是提供设计问题的抽象描述。 ４．效果（Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）描述了模式使用的效果，以及模 式使用应权衡的问题。尽管我们描述设计决策时，并不总提到 设计效果，但是它们对于评价使用模式的代价有重要的意义。 因为复用是面向对象设计的要素之一，所以模式效果可以显 示的列出它对系统的灵活性，扩展性、可移植性的影响，对于 评价模式很有帮助。 设计模式有不同的分类方法，设计模式按照目的分类，有 三类： １．创建型（Ｃｒｅａｔｉｏｎａ１） 创建型模式与对象的创建有关。常见的有：抽象工厂（Ａｂ— ｓｔｒａｃｔ Ｆａｃｔｏｒｙ）、生成器（Ｂｕｌｉｄｅｒ）、工厂方法（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ） 等型。 ２．结构型（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａ１） 结构型模式是处理类或对象的组合。常见的有：适配器 （Ａｄａｐｔｅｒ）、桥接（Ｂｒｉｄｇｅ）、装饰（Ｄｅｃｏｒａｔｏｒ）等型。 ３．行为型（Ｂｅｈａｖｉｏｒａ１） 行为型模式对类或对象如何交互和如何分配职责进行描 述。常见的有：命令（Ｃｏｍｍａｎｄ）、策略（Ｓｔｒａｔｅｇｙ）等型。 每一种模式都是针对一定的问题提出的．没有一种模式 是万能的。下面简单介绍笔者在实践中用到的Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ 二、工厂方法模式应用介绍 Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ是一个创建性的模式。它定义了一个用 于创建对象的窗口，让子类来决定具体实例化哪个类。当一个 类无法预料要创建哪种类的对象或是一个类需要由子类来指 定创建的对象时，我们就需要用到Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ模式了。 Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ可以根据不同的条件产生不同的实例。当然 这些不同的实例通常属于相同的类型，有共同的父类．Ｆａｃｔｏ— ｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ把创建这些实例的具体过程封装起来了，简化了 客户端应用，使得将来做最小的改动就可以加入新的待创建 的类。但是Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ模式创建时并不一定会让我们的 代码更短，事实上往往更长，类使用的也更多，真正的目的在 于可以灵活的、有弹性的创建不确定的对象。 以下是Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ模式的结构图： 关键词汇说明： Ｐｒｏｄｕｃｔ：需要创建的实例的抽象类 ． ＣｏｎｃｒｅｔｅＰｒｏｄｕｃｔ：Ｐｒｏｄｕｃｔ的子类，具体的实例 张世博北京石油化工学院计算机系硕士研究生 京 ０２６１．．７． 周树悉北京石油化工学院计算机系教授教授硕士生导师北京１０２６１７ ・４５・
维普资讯 http://www.cqvip.com Ｍｊｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏ１．１８，Ｎｏ．９，２００２ 技术交流 微型电脑应用 ２００２年第１８卷第９期 Ｐｒｏｄｕｃｔ ７ ｏｎｃｎ№Ｐ｜ｏｄｕｃｔ 图ｌ Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ模式结构图 Ｃｒｅａｔｏｒ：抽象创建器的接口．声明返回Ｐｒｏｄｕｃｔ类型对象 的Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ ＣｏｎｃｒｅｔｅＣｒｅａｔｏｒ：具体的创建器，重写了Ｃｒｅａｔｏｒ中的 Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ，返回ＣｏｎｃｒｅｔｅＰｒｏｄｕｃｔ类型的实例。 之所以不直接用具体的产品和具体的创建器来完成需 求，是因为通过Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ模式来完成以下的好处及效 果： １．Ｃｌｉｅｎｔ端可以统一从抽象创建器获取产生的实例。Ｃｒｅ— ａｔｏｒ的作用将Ｃｌｉｅｎｔ和实例创建的过程分离开来，客户不用 操心返回的是哪一个具体实例，也不用关心实例是如何创建 的．同时ＣｏｎｃｒｅｔｅＰｒｏｄｕｃｔ也由Ｐｒｏｄｕｃｔ继承了Ｐｒｏｄｕｃｔ的所 有属性，并实现了Ｐｒｏｄｕｃｔ中定义的抽象方法。通过Ｃｏｎｃｒｅｔｅ— Ｃｒｅａｔｏｒ产生的ＣｏｎｃｒｅｔｅＰｒｏｄｕｃｔ可自动上溯造型成为Ｐｒｏｄ— ｕｃｔ．这样实质内容不同的ＣｏｎｃｒｅｔｅＰｒｏｄｕｃｔ可以在形式上统 一为Ｐｒｏｄｕｃｔ．通过Ｃｒｅａｔｏｒ提供给Ｃｌｉｅｎｔ来访问。 ２．当添加一新的ＣｏｎｃｒｅｔｅＰｒｏｄｕｃｔ时．由于Ｃｒｅａｔｏｒ所提 供的接口不变，程序不会有丝毫的改动．这就是封装的体现。 优良的面向对象的设计鼓励使用封装（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）和委托 （ｄｅｌｅｇａｔｉｏｎ）。在Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ中．封装通过抽象创建器 Ｃｒｅａｔｏｒ来实现，委托则通过抽象创建器把创建对象的责任完 全交给具体的创建器ＣｏｎｃｒｅｔｅＣｒｅａｔｏｒ来体现。 ３．工厂方法不再将与特定应用有关的类绑定到代码中。 代码仅处理Ｐｒｏｄｕｃｔ接口。因此可以与用户定义的任何Ｃｏｎ— ｃｒｅｔｅＰｒｏｄｕｃｔ类一起使用。 三、举例说明实现过程 这个例子的作用是创建不同的Ｂｏｄｙ个体实例．每种个体 有２个操作：Ａｄｄ和Ｄｅｌｅｔｅ。 具体的创建过程委托给ＢｏｄｙＦａｃｔｏｒｙ来完成。 Ａｂｓｔｒａｃｔ ｃｌａｓｓ Ｂｏｄｙ｛ Ｐｕｂｌｉｃ Ｂｏｄｙ（Ｓｔｒｉｎｇ）ｓｔｒ—ｔｙｐｅ）｛ ｔｙｐｅ—ｓｔｒ—ｔｙｐｅ： ） ｐｕｂｌｉｃ ａｂｓｔｒａｃｔ ｖｏｉｄ Ａｄｄ（）； ｐｕｂｌｉｃ ａｂｓｔｒａｃｔ ｖｏｉｄ Ｄｅｌｅｔｅ（）； Ｓｔｒｉｎｇ ｔｙｐｅ； ） 这个Ｂｏｄｙ抽象类有２种抽象方法，Ａｄｄ（），Ｄｅｌｅｔｅ（），接 下来定义由Ｂｏｄｙ派生的实体，并实现每个实体中的方法。 Ｃｌａｓｓ Ｄｒｉｖｅｒ ｅｘｔｅｎｄｓ Ｂｏｄｙ｛ Ｐｕｂｌｉｃ Ｄｒｉｖｅｒ（Ｓｔｒｉｎｇ ｓｔｒ—ｄｒｙ—ｎａｍｅ）｛ Ｓｕｐｅｒ（ｓｔｒ—ｄｒｙ—ｎａｍｅ）； ） ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ Ａｄｄ（）｛ Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（”Ａｄｄ ａ ｄｒｉｖｅｒ”）； ） ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ Ｄｅｌｅｔｅ（）｛ Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（”Ｄｅｌｅｔｅ ａ ｄｒｉｖｅｒ”）： ） ） Ｃｌａｓｓ Ｃｕｓｔｏｍｅｒ ｅｘｔｅｎｄｓ Ｂｏｄｙ｛ Ｐｕｂｌｉｃ Ｃｕｓｔｏｍｅｒ（Ｓｔｒｉｎｇ ｓｔｒ—ＣＵＳ—ｎａｍｅ）｛ Ｓｕｐｅｒ（ｓｔｒ—ＣＵＳ～ｎａｍｅ）； ） ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ Ａｄｄ（）｛ Ｓｙｓｔｅｍ．ＯＵｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（ Ａｄｄ ａ ｃｕｓｔｏｍｅｒ ）； ） ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ Ｄｅｌｅｔｅ（）｛ Ｓｙｓｔｅｍ．ＯＵｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（”Ｄｅｌｅｔｅ ａ ｃｕｓｔｏｍｅｒ”）； ） ） 接下来定义抽象创建器，ｅｘｅｃｕｔｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ调用ｆａｃｔｏ— ｒｙＭｅｔｈｏｄ创建一个对象，并对该对象进行一系列的操作。 Ａｂｓｔｒａｃｔ ｃｌａｓｓ Ｂｏｄｙ Ｆａｃｔｏｒｙ｛ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂｏｄｙ ｆａｃｔｏｒｙＭｅｔｈｏｄ（Ｓｔｒｉｎｇ ｓｔｒ— ｂｎａｍｅ）； Ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｅｘｅｃｕｔｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ（Ｓｔｒｉｎｇ ｎａｍｅ）｛ Ｂｏｄｙ ｂｏｄｙＦａｃｔ—ｆａｃｔｏｒｙＭｅｔｈｏｄ（ｎａｍｅ）： Ｓｙｓｔｅｍ．ＯＵｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（”Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｂｏｄｙ ｉｓ”＋ｂｏｄｙＦａｃｔ． ｎａｍｅ）； ｂｏｄｙＦａｃｔ．Ａｄｄ（）； ｂｏｄｙｆａｃｔ．Ｄｅｌｅｔｅ（）； ｝ ） 再定义两个实体的具体创建器，实现父类的ｆａｃｔｏ— ｒｙＭｅｔｈｏｄ方法。 Ｃｌａｓｓ ＤｒｉｖｅｒＦａｃｔｏｒｙ ｅｘｔｅｎｄｓ ＢｏｄｙＦａｃｔｏｒｙ｛ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ｂｏｄｙ ｆａｃｔｏｒｙＭｅｔｈｏｄ（Ｓｔｒｉｎｇ ｎａｍｅ） ｒｅｔｕｒｎ ｎｅｗ Ｄｒｉｖｅｒ（ｎａｍｅ＋”Ｃｒｅａｔｅｄ ｂｙ ＤｒｉｖｅｒＦａｃｔｏｒｙ”） ） ・４６・
维普资讯 http://www.cqvip.com Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏ１．１８，Ｎｏ．９，２００２ 技术交流 微型电脑应用 ２００２年第ｌ８卷第９期 ｝ Ｃｌａｓｓ ＣｕｓｔｏｍｅｒＦａｃｔｏｒｙ ｅｘｔｅｎｄｓ ＢｏｄｙＦａｅｔｏｒｙ｛ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ｂｏｄｙ ｆａｃｔｏｒｙＭｅｔｈｏｄ（Ｓｔｒｉｎｇ ｎａｍｅ） ｒｅｔｕｒｎ ｎｅｗ Ｃｕｓｔｏｍｅｒ（ｎａｍｅ ”Ｃｒｅａｔｅｄ ｂｙ ＣｕｓｔｏｍｅｒＦａｃ— ｔｏｒｙ”）； ） ） 最后是编写客户调用测试类 ｃｌａｓｓ ｍｉａｎ｛ ｐｕｂｌｉｃ ｓｔａｔｉｃ ｖｏｉｄ ｍａｉｎ（Ｓｔｒｉｎｇ［－］ａｒｇｓ）｛ ＢｏｄｙＦａｅｔｏｒｙ ｂｆ—ｄｒｖ—ｎｅｗ ＤｒｉｖｅｒＦａｃｔｏｒｙ（）； ＢｏｄｙＦａｅｔｏｒｙ ｂｆ—ｅｕｓ—ｎｅｗ ＣｕｓｔｏｍｅｒＦａｃｔｏｒｙ（）； ｂｆ—ｄｒｖ．ｅｘｅｃｕｔｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ（”Ｄｒｉｖｅｒ”）： ｂｆ—ｅｕｓ．ｅｘｅｃｕｔｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ（”Ｃｕｓｔｏｍｅｒ”）； ） ） 运行结果如下： Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｂｏｄｙ ｉｓ Ｄｒｉｖｅｒ（Ｃｒｅａｔｅｄ ｂｙ ＤｒｉｖｅｒＦａｃｔｏｒｙ） Ａｄｄ ａ ｄｒｉｖｅｒ Ｄｅｌｅｔｅ ａ ｄｒｉｖｅｒ Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｂｏｄｙ ｉｄ Ｃｕｓｔｏｍｅｒ（Ｃｒｅａｔｅｄ ｂｙ ＣｕｓｔｏｍｅｒＦａｃｔｏｒｙ） Ａｄｄ ａ ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ｄｄｅｌｅｔｅ ａ ｃｕｓｔｏｍｅｒ 以上以一个简单的例子来说明了在抽象层次上达到统一 的时候如何采用Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ设计模式。Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｅｔｈｏｄ 看似简单，实则深刻，抽象、多态、继承等面向对象的概念都在 这儿得到了一一体现，只有抓住了本质，才能够不拘于形式做 到灵活运用，而不是为了使用模式而使用模式。工厂方法的一 个潜在的缺点在于客户可能为了创建一个特定ＣｏｎｃｒｅｔｅＰｒｏ— ｄｕｃｔ，就不得不创建Ｃｒｅａｔｏｒ的子类，这样就是程序的逻辑复 杂了。 四、结论 设计模式可能会导致代码庞大，而且程序难懂，但是对于 一个不熟悉系统的开发者来说，可以很快的投入到他的工作 中去。设计模式一个很重要的实现原则是封装变化．也就是对 易变的功能进行封装，这儿的易变指的是将来需求可能变更 或者某些类对于这个功能有不同的实现。封装则指的是用面 向对象的方法（封装、多态）对这一块功能进行单独处理，运用 设计模式可能会导致代码庞大，流程复杂，所以如果不是必 须，不要滥用设计模式，试想，如果一个功能，明知道它的需求 是固定的，而且不需对其复用，那为什么不怎么简单怎么作 呢？另外，关于模式的使用上常常存在这样的误解，以为模式 是某种场景下某个问题的解决方案。其实模式的设计不是针 对某个问题的。而是具有可重复性的，对于在抽象层次上可以 统一起来的实例，可以考虑采用设计模式。 参考文献 ［，１］Ｅｒｉｃｈ Ｇａｍｍａ等著，李英军等译，《设计模式》，机械工业出 版社 ［－２－］Ｂｒｕｃｅ Ｅｃｋｅｌ著，《ＪＡＶＡ编程思想》，机械工业出版社 （收稿日期：２００２年４月４日） （上接第５８页） ｎｒ＋＋； ｉｆ（ｄｙｍａｎｉｃ—ｃａｓｔ（ｓｈａｐｅ＊＞（ｓｈａｐｅｓ［，ｕ］）） ｎｓ＋＋ ） …／／各种对象个数输出 ｃｏｕｔ（（ｓｈａｐｅｓ．ｃｏｕｎｔ（）＜＜ｅｎｄｌ； ｒｅｔｕｒｎ ０； ） 程序中ｔｓｔａｓｈ是一种自定义的拥有自识别能力的容器。 六、结束语 本文对ＳＴＬ的基本概念、基本的使用方法及应用ＳＴＬ 编程时应注意的事项进行了较为深刻的探讨，了解这些可以 有助于在应用ＳＴＬ编程时解决一些实际的问题。我们可以通 过编写程序来充分的利用ＳＴＬ的资源，开发满足自己需要的 程序，更有效地完成我们的工作。 参考文献 ［１］Ｂｊａｒｎｅ Ｓｔｒｏｕｓｔｒｕｐ，Ｔｈｅ Ｃ＋＋ＰＲ０ＧＲＡＭＭ１ＮＧ ＬＡＮ— ＧＵＡＧＥ，高等教育出版社，２００１．８． ［，２］Ｓｔａｎｌｅｙ Ｂ．Ｌｉｐｐｍａｎ．Ｅｓｓｅｎｔ ｉａｌ ｃ＋＋，华中科技大学出版 社，２００１．８． ［－３－］Ｂｒｕｃｅ Ｅｃｋｅｌ，刘宗田等．Ｔｈｉｎｋｉｎｇ ｉｎ ｃ＋＋，北京：机械工 业出版社．２０００ ・４７・ （收稿日期：２００２年
