常用设计模式(工厂方法，抽象工厂，责任链，装饰器模式)

前言

有关设计模式的其他常用模式请参考
单例模式的实现
常见的设计模式(模板与方法，观察者模式，策略模式)

工程方法

定义

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使得一个类的实例化延迟到子类。 ——《设计模式》GoF

要点

解决创建过程比较复杂，希望对外隐藏这些细节的场景；

  • 比如连接池、线程池
  • 隐藏对象真实类型；
  • 对象创建会有很多参数来决定如何创建；
  • 创建对象有复杂的依赖关系；

本质

延迟到子类来选择实现；

结构图

在这里插入图片描述

举例

实现一个导出数据的接口，让客户选择数据的导出方式；

代码

class IExport
{
protected:IExport() {}virtual ~IExport() {}
public:virtual void exportFile() = 0;
};class JSONExport :public IExport
{
public:JSONExport() {}~JSONExport() {}void exportFile(){std::cout << "export json file" << std::endl;}
};
class TxtFileExport :public IExport
{
public:TxtFileExport() {}~TxtFileExport() {}void  exportFile(){std::cout << "export txt  file" << std::endl;}
};
class XMLExport :public IExport
{
public:XMLExport() {}~XMLExport() {}void  exportFile(){std::cout << "export xml file" << std::endl;}
};class IFactoryMethodExport
{
public:virtual IExport* createExport() = 0;//创建比较复杂，使用一个函数来创建
};class FactoryMethodJSONExport :public IFactoryMethodExport
{
public:IExport* createExport() {//比较多的参数初始化jsonExport = new JSONExport();//这里没有使用参数这些//其他初始化操作}
private:JSONExport* jsonExport;
};class FactoryMethodXMLExport :public IFactoryMethodExport
{
public:IExport* createExport() {//比较多的参数初始化xmlExport = new XMLExport();//这里没有使用参数这些//其他初始化操作}
private:XMLExport* xmlExport;
};class FactoryMethodTxtFileExport :public IFactoryMethodExport
{
public:IExport* createExport() {//比较多的参数初始化txtFileExport = new TxtFileExport();//这里没有使用参数这些//其他初始化操作return txtFileExport;}
private:TxtFileExport* txtFileExport;
};

抽象工厂

定义

提供一个接口，让该接口负责创建一系列“相关或者相互依赖的对象”，无需指定它们具体的类。——《设计模式》GoF
其实和工厂方法是类似的，只是在工厂中创建多个对象。

结构图

在这里插入图片描述

例子

实现一个拥有导出导入数据的接口，让客户选择数据的导出导入方式；

代码

class IExport {
public:virtual bool Export(const std::string &data) = 0;virtual ~IExport(){}
};class ExportXml : public IExport {
public:virtual bool Export(const std::string &data) {return true;}
};class ExportJson : public IExport {
public:virtual bool Export(const std::string &data) {return true;}
};class ExportTxt : public IExport {
public:virtual bool Export(const std::string &data) {return true;}
};class ExportCSV : public IExport {
public:virtual bool Export(const std::string &data) {return true;}
};class IImport {
public:virtual bool Import(const std::string &data) = 0;virtual ~IImport(){}
};class ImportXml : public IImport {
public:virtual bool Import(const std::string &data) {return true;}
};class ImportJson : public IImport {
public:virtual bool Import(const std::string &data) {return true;}
};class ImportTxt : public IImport {
public:virtual bool Import(const std::string &data) {return true;}
};// 对于初学者： 知道扩展代码
// 5年
class ImportCSV : public IImport {
public:virtual bool Import(const std::string &data) {// ....return true;}
};class IDataApiFactory {
public:IDataApiFactory() {_export = nullptr;_import = nullptr;}virtual ~IDataApiFactory() {if (_export) {delete _export;_export = nullptr;}if (_import) {delete _import;_import = nullptr;}}bool Export(const std::string &data) {if (_export == nullptr) {_export = NewExport();}return _export->Export(data);}bool Import(const std::string &data) {if (_import == nullptr) {_import = NewImport();}return _import->Import(data);}
protected:virtual IExport * NewExport(/* ... */) = 0;virtual IImport * NewImport(/* ... */) = 0;
private:IExport *_export;IImport *_import;
};class XmlApiFactory : public IDataApiFactory {
protected:virtual IExport * NewExport(/* ... */) {// 可能有其它操作，或者许多参数IExport * temp = new ExportXml;// 可能之后有什么操作return temp;}virtual IImport * NewImport(/* ... */) {// 可能有其它操作，或者许多参数IImport * temp = new ImportXml;// 可能之后有什么操作return temp;}
};class JsonApiFactory : public IDataApiFactory {
protected:virtual IExport * NewExport(/* ... */) {// 可能有其它操作，或者许多参数IExport * temp = new ExportJson;// 可能之后有什么操作return temp;}virtual IImport * NewImport(/* ... */) {// 可能有其它操作，或者许多参数IImport * temp = new ImportJson;// 可能之后有什么操作return temp;}
};
class TxtApiFactory : public IDataApiFactory {
protected:virtual IExport * NewExport(/* ... */) {// 可能有其它操作，或者许多参数IExport * temp = new ExportTxt;// 可能之后有什么操作return temp;}virtual IImport * NewImport(/* ... */) {// 可能有其它操作，或者许多参数IImport * temp = new ImportTxt;// 可能之后有什么操作return temp;}
};class CSVApiFactory : public IDataApiFactory {
protected:virtual IExport * NewExport(/* ... */) {// 可能有其它操作，或者许多参数IExport * temp = new ExportCSV;// 可能之后有什么操作return temp;}virtual IImport * NewImport(/* ... */) {// 可能有其它操作，或者许多参数IImport * temp = new ImportCSV;// 可能之后有什么操作return temp;}
};// 相关性  依赖性    工作当中
int main () {IDataApiFactory *factory = new CSVApiFactory();factory->Import("hello world");factory->Export("hello world");return 0;
}

责任链模式

定义

使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递请求，直到有一个对象处理它为止。 ——《设计模式》GoF

要点

  • 解耦请求方和处理方，请求方不知道请求是如何被处理，处理方的组成是由相互独- 立的子处理构成，子处理流程通过链表的方式连接，子处理请求可以按任意顺序组合；
  • 责任链请求强调请求最终由一个子处理流程处理；通过了各个子处理条件判断；
  • 责任链扩展就是功能链，功能链强调的是，一个请求依次经由功能链中的子处理流程处理；
  • 将职责以及职责顺序运行进行抽象，那么职责变化可以任意扩展，同时职责顺序也可以任意扩展；

本质

  • 分离职责，动态组合；

结构图

在这里插入图片描述

例子

请求流程，1 天内需要主程序批准，3 天内需要项目经理批准，3 天以上需要老板批准；
在前面链接的说明了设计模式主要是设计需求的变化点，稳定点是固定的流程。
在这里：稳定点是处理流程是稳定的(首选判断是否能够处理，如果不能处理，则交给更高层处理，可以抽象出是否能够处理接口和处理接口)。变化点包括：天数，职责人个数(后续可能会增加更多的项目职责)。

代码

#include <string>
struct WorkerContext {std::string name;int day;
};class IWorker{
public:IWorker(WorkerContext& context) :context(context) { }//处理流程是固定的，稳定点不变bool handle() {if (isCanHandle()) {//可以处理return handRequest();}else if(next){//不可以处理,交给下个处理者处理return next->handle();}std::cout << "无法处理" << std::endl;return false;}void setNextHandler(IWorker* _next)//设置下一个处理者{next = _next;}
protected:virtual bool isCanHandle() = 0;//是否可以处理virtual bool handRequest() = 0;//处理WorkerContext& context;
private:IWorker* next = nullptr;//下一个流程处理者
};//
class MainProgram :public IWorker {
public:MainProgram(WorkerContext& context) :IWorker(context) {}
private:bool isCanHandle() {if (context.day <= 1){return true;}return false;}bool handRequest() {std::cout << "MainProgram 同意" << context.name << "天数" << context.day << std::endl;return true;}
};
class ProjectManager :public IWorker {
public:ProjectManager(WorkerContext& context) :IWorker(context) {}
private:bool isCanHandle() {if (context.day <= 3){return true;}return false;}bool handRequest() {std::cout << "ProjectManager 同意" << context.name << "天数" << context.day << std::endl;return true;}
};class Boss :public IWorker {
public:Boss(WorkerContext& context) :IWorker(context) {}
private:bool isCanHandle() {if (context.day > 3 && context.day < 10){return true;}return false;}bool handRequest() {std::cout << "Boss 同意" << context.name << "天数" << context.day << std::endl;return true;}
};int main{WorkerContext context;context.day = 10;context.name = "susan";IWorker* worker1 = new MainProgram(context);IWorker* worker2 = new ProjectManager(context);IWorker* worker3 = new Boss(context);worker1->setNextHandler(worker2);worker2->setNextHandler(worker3);worker1->handle();
}

装饰器模式

定义

动态地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言，装饰器模式比生产子类更为灵活。—— 《设计模式》GoF

要点

- 通过采用组合而非继承的手法， 装饰器模式实现了在运行时动态扩展对象功能的能力，而且可以根据需要扩展多个功能。 避免了使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。
- 不是解决“多子类衍生问题”问题，而是解决“父类在多个方向上的扩展功能”问题；
- 装饰器模式把一系列复杂的功能分散到每个装饰器当中，一般一个装饰器只实现一个功能，实现复用装饰器的功能；

本质

动态组合

例子

普通员工有销售奖金，累计奖金，部门经理除此之外还有团队奖金；后面可能会添加环比增长奖金，同时可能针对不同的职位产生不同的奖金组合；

代码

#include <iostream>
// 普通员工有销售奖金，累计奖金，部门经理除此之外还有团队奖金；后面可能会添加环比增长奖金，同时可能产生不同的奖金组合；
// 销售奖金 = 当月销售额 * 4%
// 累计奖金 = 总的回款额 * 0.2%
// 部门奖金 = 团队销售额 * 1%
// 环比奖金 = (当月销售额-上月销售额) * 1%
// 销售后面的参数可能会调整
using namespace std;
class Context {
public:bool isMgr;// User user;// double groupsale;
};class CalcBonus {    
public:CalcBonus(CalcBonus * c = nullptr) : cc(c) {}virtual double Calc(Context &ctx) {return 0.0; // 基本工资}virtual ~CalcBonus() {}protected:CalcBonus* cc;
};class CalcMonthBonus : public CalcBonus {
public:CalcMonthBonus(CalcBonus * c) : CalcBonus(c) {}virtual double Calc(Context &ctx) {double mbonus /*= 计算流程忽略*/; return mbonus + cc->Calc(ctx);}
};class CalcSumBonus : public CalcBonus {
public:CalcSumBonus(CalcBonus * c) : CalcBonus(c) {}virtual double Calc(Context &ctx) {double sbonus /*= 计算流程忽略*/; return sbonus + cc->Calc(ctx);}
};class CalcGroupBonus : public CalcBonus {
public:CalcGroupBonus(CalcBonus * c) : CalcBonus(c) {}virtual double Calc(Context &ctx) {double gbnonus /*= 计算流程忽略*/; return gbnonus + cc->Calc(ctx);}
};class CalcCycleBonus : public CalcBonus {
public:CalcCycleBonus(CalcBonus * c) : CalcBonus(c) {}virtual double Calc(Context &ctx) {double gbnonus /*= 计算流程忽略*/; return gbnonus + cc->Calc(ctx);}
};int main() {// 1. 普通员工Context ctx1;CalcBonus *base = new CalcBonus();CalcBonus *cb2 = new CalcSumBonus(base);CalcBonus *cb1 = new CalcMonthBonus(cb2);cb2->Calc(ctx1);// 2. 部门经理Context ctx2;CalcBonus *cb3 = new CalcGroupBonus(cb2);cb3->Calc(ctx2);
}

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