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25 | 行为型:模版、策略和状态模式有什么区别?

25 | 行为型:模版、策略和状态模式有什么区别?-极客时间

25 | 行为型:模版、策略和状态模式有什么区别?

讲述:石川

时长08:18大小7.57M

你好,我是石川。
今天我们来说说设计模式中剩下的几种行为型模式。我个人觉得剩下这六种模式可以大致分为两类,一类是偏向“策略模型”的设计模式,这里包含了策略、状态和模版这三种模式。另外一大类是偏向“数据传递”的设计模式,这里就包含了中介、命令和职责链这几种模式。这些类别的模式,有什么共同和不同呢?我们先从它们各自的思想和实现来看看。

策略模型类的行为模式

首先,我们来看看策略、状态和模版这三种偏向“策略模型”的设计模式吧。

策略模式

先说策略模式(strategy),它的核心思想是在运行时基于场景选择策略
我们可以举一个例子,我们的汽车轮胎适配就算是一种策略模式,比如在冰天雪地的西伯利亚,可以选择冬季轮胎;如果是平时用的买菜车,就选择普通轮胎;如果是去草原狂奔,就换上越野轮胎。
下面,我们可以通过一个红绿灯程序来看一下这一概念的实现。在这个例子中,我们可以看到 交通控制(TrafficControl)就决定了运行时环境的上下文,它可以通过转换( turn )这个方法来切换不同的策略。红绿灯(TrafficLight)是一个抽象类的策略,它可以根据环境需要,延伸出具体类的策略。
// encapsulation
class TrafficControl {
turn(trafficlight) {
return trafficlight.trafficcolor();
}
}
class TrafficLight {
trafficcolor() {
return this.colorDesc;
}
}
// strategy 1
class RedLight extends TrafficLight {
constructor() {
super();
this.colorDesc = "Stop";
}
}
// strategy 2
class YellowLight extends TrafficLight {
constructor() {
super();
this.colorDesc = "Wait";
}
}
// strategy 3
class GreenLight extends TrafficLight {
constructor() {
super();
this.colorDesc = "Go";
}
}
// usage
var trafficControl = new TrafficControl();
console.log(trafficControl.turn(new RedLight())); // Stop
console.log(trafficControl.turn(new YellowLight())); // Wait
console.log(trafficControl.turn(new GreenLight())); // Go

状态模式

下面我们再来看看状态模式(state),它的核心概念是根据运行时状态的不同,切换不同的策略。所以我们可以说它是策略模式的一个延伸。
这里,我们可以拿酒店预定举个例子,比如我们都有在一些文旅类门户网站上预定酒店的经验。在预定的时候,通常有几种不同的状态,比如当我们下单支付前,订单状态可能是“未确认”,这时我们可以确认或删除,但是因为还没有预定成功,所以没有取消的选项。但是当我们已确认并完成支付,就没有再次确认或删除的动作了,这时,我们只能选择取消。再然后,一般很多酒店都规定只能在入住前 24 小时选择取消,而如果在临近入住的 24 小时之内,那么在这个区间内连取消的按钮可能都失效了。这时,我们只能选择入住或和客服沟通取消。这就是状态模式,也就是说程序依据不同运行时状态,做不同的策略反应。
同样,我们可以通过讲策略模式时的红绿灯案例做一些改造,加入状态 state,看看会发生什么。这里,我们可以看到每次当我们执行 turn 在做切换的时候,随着状态在红、黄、绿三种状态之间循环更新,红绿灯的指示也跟着更新。
class TrafficControl {
constructor() {
this.states = [new GreenLight(), new RedLight(), new YellowLight()];
this.current = this.states[0];
}
turn() {
const totalStates = this.states.length;
let currentIndex = this.states.findIndex(light => light === this.current);
if (currentIndex + 1 < totalStates) this.current = this.states[currentIndex + 1];
else this.current = this.states[0];
}
desc() {
return this.current.desc();
}
}
class TrafficLight {
constructor(light) {
this.light = light;
}
}
class RedLight extends TrafficLight {
constructor() {
super('red');
}
desc() {
return 'Stop';
}
}
class YellowLight extends TrafficLight {
constructor() {
super('yellow');
}
desc() {
return 'Wait';
}
}
class GreenLight extends TrafficLight {
constructor() {
super('green');
}
desc() {
return 'Go';
}
}
// usage
var trafficControl = new TrafficControl();
console.log(trafficControl.desc()); // 'Go'
trafficControl.turn();
console.log(trafficControl.desc()); // 'Stop'
trafficControl.turn();
console.log(trafficControl.desc()); // 'Wait'

模版模式

最后,我们再来看看模版模式(template)。它的核心思想是在一个方法中定义一个业务逻辑模版,并将某些步骤推迟到子类中实现。所以它和策略模式有些类似。
下面我们可以看一个实现的例子。在这个例子里,我们看到员工 employee 里的工作 work 就是一个模版,它里面的任务 tasks 是延迟到开发 developer 和设计 designer 两个子类中去实现的。这就是一个简单的模版模式的设计实现。
class Employee {
constructor(name, salary) {
this.name = name;
this.salary = salary;
}
work() {
return `${this.name}负责${this.tasks()}`;
}
getPaid() {
return `${this.name}薪资是${this.salary}`;
}
}
class Developer extends Employee {
constructor(name, salary) {
super(name, salary);
}
// 细节由子类实现
tasks() {
return '写代码';
}
}
class Designer extends Employee {
constructor(name, salary) {
super(name, salary);
}
// 细节由子类实现
tasks() {
return '做设计';
}
}
// usage
var dev = new Developer('张三', 10000);
console.log(dev.getPaid()); // '张三薪资是10000'
console.log(dev.work()); // '张三负责写代码'
var designer = new Designer('李四', 11000);
console.log(designer.getPaid()); // '李四薪资是11000'
console.log(designer.work()); // '李四负责做设计'
这里我先做个阶段性小结,从上面的例子中,我们可以看出,无论是策略、状态还是模版模式,它们都是基于某种“策略模型”来实现的。比如策略模式中的策略是基于上行文来切换;在状态模式中是根据状态来做切换;而最后在模版模式的例子中,某些策略模版在父类中定义,有些则在子类中实现。

信息传递类的行为模式

中介模式

中介者(mediator)模式的核心是使组件可以通过一个中心点相互交互。现实生活中,航空地面塔台就是一个例子,我们不可能让飞机之间交谈,而是通过地面控制台协调。地面塔台人员需要确保所有飞机都接收到安全飞行所需的信息,而不会撞到其他飞机。
我们还是通过一段代码,来看看这种模式的实现。塔台(TrafficTower)有着接收每架飞机坐标和获取某架飞机坐标方法。同时,飞机会登记自己的坐标和获取其它飞机的坐标。这些信息都是统一由塔台(TrafficTower)来管理的。
class TrafficTower {
#airplanes;
constructor() {
this.#airplanes = [];
}
register(airplane) {
this.#airplanes.push(airplane);
airplane.register(this);
}
requestCoordinates(airplane) {
return this.#airplanes.filter(plane => airplane !== plane).map(plane => plane.coordinates);
}
}
class Airplane {
constructor(coordinates) {
this.coordinates = coordinates;
this.trafficTower = null;
}
register(trafficTower) {
this.trafficTower = trafficTower;
}
requestCoordinates() {
if (this.trafficTower) return this.trafficTower.requestCoordinates(this);
return null;
}
}
// usage
var tower = new TrafficTower();
var airplanes = [new Airplane(10), new Airplane(20), new Airplane(30)];
airplanes.forEach(airplane => {
tower.register(airplane);
});
console.log(airplanes.map(airplane => airplane.requestCoordinates()))
// [[20, 30], [10, 30], [10, 20]]

命令模式

说完中介模式,我们再来看看命令模式,命令模式(command)允许我们将命令和发起命令操作的对象分离,这么做的好处是对于处理具有特定生命周期或者列队执行的命令,它会给我们更多的控制权。并且它还提供了将方法调用作为传参的能力,这样做的好处是可以让方法按需执行。
下面我们可以看看这种模式的样例。事务管理者 OperationManager 接到了执行任务,会根据不同的命令,如启动行动(StartOperationCommand)、追踪行动状态(TrackOperationCommand)及取消行动 CancelOperationCommand 等来执行。
class OperationManager {
constructor() {
this.operations = [];
}
execute(command, ...args) {
return command.execute(this.operations, ...args);
}
}
class Command {
constructor(execute) {
this.execute = execute;
}
}
function StartOperationCommand(operation, id) {
return new Command(operations => {
operations.push(id);
console.log(`你成功的启动了${operation}行动,代号${id}`);
});
}
function CancelOperationCommand(id) {
return new Command(operations => {
operations = operations.filter(operation => operation.id !== id);
console.log(`你取消了行动代号${id}`);
});
}
function TrackOperationCommand(id) {
return new Command(() =>
console.log(`你的行动代号${id},目前正在执行中`)
);
}
var manager = new OperationManager();
manager.execute(new StartOperationCommand("猎豹", "318"));
// 返回:你成功的启动了猎豹行动,代号318
manager.execute(new TrackOperationCommand("318"));
// 返回:你的行动代号318,目前正在执行中
manager.execute(new CancelOperationCommand("318"));
// 返回:你取消了行动代号318
命令模式可以在许多不同的情况下使用,特别是在创建重交互的 UI 上,比如编辑器里撤消的操作,因为它可以让 UI 对象和行为操作做到高度解耦。这种模式也可以用来代替回调函数,这也是因为它更支持模块化地将行为操作在对象之间传递。

职责链模式

最后,再来看下职责链模式,职责链模式(chain of responsibility)核心是将请求的发送者和接收者解耦。它的实现是通过一个对象链,链中的每个对象都可以处理请求或将其传递给下一个对象。其实在我们前面讲享元时,就提到过事件捕获和冒泡,JavaScript 内部就是用这个方式来处理事件捕获和冒泡的。同样在享元例子中,我们也提到过,jQuery 是通过职责链每次返回一个对象来做到的链接式调用。
那么这种职责链是如何实现的呢?其实它的实现并不复杂,通过下面的例子我们可以看一下。你也可以很容易实现一个简化版的链式累加。我们通过累加(CumulativeSum)中的加法(add)可以循环上一个对象的结果和参数相加后的结果,作为返回值传给下一个方法。
class CumulativeSum {
constructor(intialValue = 0) {
this.sum = intialValue;
}
add(value) {
this.sum += value;
return this;
}
}
// usage
var sum = new CumulativeSum();
console.log(sum.add(10).add(2).add(50).sum); // 62
通过上面的三种模式的例子,我们都可以看到数据在不同对象中的传递。中介模式中,我们需要在网状的环境中,信息对多个对象中通过中介进行传输;命令模式中,我们看到了信息在对象和对象之间的传输;而最后,在职责链的模式中,我们又看到了信息在一个流水线中的传输。因此我说它们是偏向“数据传递”的设计模式。

总结

今天,我带你看了几种不同的行为型设计模式。到现在为止,我们所有的经典模式就都讲完了。
这一讲我们看的这些模式除了在 JavaScript 中会用到以外,在多数其它语言中也都适用,所以算是比较脱离语言本身的几种“普世”模式了。在之后的一讲中,我们会再次看几种在 JavaScript 中特有的一些设计模式。

思考题

如果你用过 Redux 的话,应该用过它的开发者工具中的时间旅行式调试,它可以将应用程序的状态向前、向后或移动到任意时间点。你知道这个功能的实现用到了今天学到的哪(些)种行为型设计模式吗?
欢迎在留言区分享你的答案、交流学习心得或者提出问题,如果觉得有收获,也欢迎你把今天的内容分享给更多的朋友。我们下期再见!
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精选留言(1)

  • 度衡
    2023-01-04 来自北京
    策略模式,运行时基于场景选择不同的策略。对于redux调试而言,不同的数据状态相当于场景,而ui显示则相当于策略。