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  • 手把手带你全面了解模板方法模式

    前言

    今天Carson来全面总结最常用的设计模式 - 模板方法模式。

    Carson带你学设计模式系列文章
    Carson带你学设计模式:这是一份全面 & 详细的设计模式学习指南
    Carson带你学设计模式:单例模式(Singleton)
    Carson带你学设计模式:简单工厂模式(SimpleFactoryPattern)
    Carson带你学设计模式:工厂方法模式(Factory Method)
    Carson带你学设计模式:抽象工厂模式(Abstract Factory)
    Carson带你学设计模式:建造者模式(Builder Pattern)
    Carson带你学设计模式:适配器模式(Adapter Pattern)
    Carson带你学设计模式:外观模式(Facade Pattern)
    Carson带你学设计模式:静态代理模式(Proxy Pattern)
    Carson带你学设计模式:动态代理模式(Proxy Pattern)
    Carson带你学设计模式:模板方法模式(Template Method)
    Carson带你学设计模式:策略模式(Strategy Pattern)
    Carson带你学设计模式:观察者模式(Observer)


    目录

    模板方法模式.jpg


    1. 介绍

    1.1 定义

    定义一个模板结构,将具体内容延迟到子类去实现。

    1.2 主要作用

    在不改变模板结构的前提下在子类中重新定义模板中的内容。

    模板方法模式是基于”继承“的;

    1.3 解决的问题

    • 提高代码复用性
      将相同部分的代码放在抽象的父类中,而将不同的代码放入不同的子类中
    • 实现了反向控制
      通过一个父类调用其子类的操作,通过对子类的具体实现扩展不同的行为,实现了反向控制 & 符合“开闭原则”

    2. 模式原理

    2.1 UML类图 & 组成

    UML类图

    2.2 实例讲解

    接下来我用一个实例来对模板方法模式进行更深一步的介绍。
    a. 实例概况

    • 背景:小成希望学炒菜:手撕包菜 & 蒜蓉炒菜心
    • 冲突:两道菜的炒菜步骤有的重复有的却差异很大,记不住
    • 解决方案:利用代码记录下来

    b. 使用步骤
    步骤1: 创建抽象模板结构(Abstract Class):炒菜的步骤

    
    public  abstract class Abstract Class {  
    //模板方法,用来控制炒菜的流程 (炒菜的流程是一样的-复用)
    //申明为final,不希望子类覆盖这个方法,防止更改流程的执行顺序 
            final void cookProcess(){  
            //第一步:倒油
            this.pourOil();
            //第二步:热油
             this.HeatOil();
            //第三步:倒蔬菜
             this.pourVegetable();
            //第四步:倒调味料
             this.pourSauce();
            //第五步:翻炒
             this.fry();
        }  
    
    //定义结构里哪些方法是所有过程都是一样的可复用的,哪些是需要子类进行实现的
    
    //第一步:倒油是一样的,所以直接实现
    void pourOil(){  
            System.out.println("倒油");  
        }  
    
    //第二步:热油是一样的,所以直接实现
        void  HeatOil(){  
            System.out.println("热油");  
        }  
    
    //第三步:倒蔬菜是不一样的(一个下包菜,一个是下菜心)
    //所以声明为抽象方法,具体由子类实现 
        abstract void  pourVegetable();
    
    //第四步:倒调味料是不一样的(一个下辣椒,一个是下蒜蓉)
    //所以声明为抽象方法,具体由子类实现 
        abstract void  pourSauce();
    
    
    //第五步:翻炒是一样的,所以直接实现
        void fry();{  
            System.out.println("炒啊炒啊炒到熟啊");  
        }  
    }
    

    步骤2: 创建具体模板(Concrete Class),即”手撕包菜“和”蒜蓉炒菜心“的具体步骤

    //炒手撕包菜的类
      public class ConcreteClass_BaoCai extend  Abstract Class{
        @Override
        public void  pourVegetable(){  
            System.out.println(”下锅的蔬菜是包菜“);  
        }  
        @Override
        public void  pourSauce(){  
            System.out.println(”下锅的酱料是辣椒“);  
        }  
    }
    //炒蒜蓉菜心的类
      public class ConcreteClass_CaiXin extend  Abstract Class{
        @Override
        public void  pourVegetable(){  
            System.out.println(”下锅的蔬菜是菜心“);  
        }  
        @Override
        public void  pourSauce(){  
            System.out.println(”下锅的酱料是蒜蓉“);  
        }  
    }
    
    

    步骤3:客户端调用-炒菜了

    public class Template Method{
      public static void main(String[] args){
    
    //炒 - 手撕包菜
        ConcreteClass_BaoCai BaoCai = new ConcreteClass_BaoCai();
        BaoCai.cookProcess();
    
    //炒 - 蒜蓉菜心
      ConcreteClass_ CaiXin = new ConcreteClass_CaiXin();
        CaiXin.cookProcess();
        }
            
    }
       
    

    结果输出

    倒油
    热油
    下锅的蔬菜是包菜
    下锅的酱料是辣椒
    炒啊炒啊炒到熟
    
    倒油
    热油
    下锅的蔬菜是菜心
    下锅的酱料是蒜蓉
    炒啊炒啊炒到熟
    

    通过上述这个常见的生活例子,我相信你已经完全明白了模板方法模式的原理了!!


    3. 优缺点

    在全面解析完模板方法模式后,我来分析下其优缺点:

    3.1 优点

    • 提高代码复用性
      将相同部分的代码放在抽象的父类中
    • 提高了拓展性
      将不同的代码放入不同的子类中,通过对子类的扩展增加新的行为
    • 实现了反向控制
      通过一个父类调用其子类的操作,通过对子类的扩展增加新的行为,实现了反向控制 & 符合“开闭原则”

    3.2 缺点

    引入了抽象类,每一个不同的实现都需要一个子类来实现,导致类的个数增加,从而增加了系统实现的复杂度。


    4. 应用场景

    • 一次性实现一个算法的不变的部分,并将可变的行为留给子类来实现;
    • 各子类中公共的行为应被提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复;
    • 控制子类的扩展。

    5. 总结

    本文主要对模板方法模式进行了全面介绍。


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  • 代理模式:为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。 Proxy: 保存一个引用使得代理可以访问实体。若RealSubject和Subject的接口相同,Proxy会引用Subject,就相当于在代理类中保存一个Subject指针,...

    代理模式:为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。


    Proxy:

    保存一个引用使得代理可以访问实体。若RealSubject和Subject的接口相同,Proxy会引用Subject,就相当于在代理类中保存一个Subject指针,该指针会指向RealSubject;
    提供一个与Subject的接口相同的接口,这样代理就可以用来替代实体;
    控制对实体的存取,并可能负责创建和删除它;
    其它功能依赖于代理的类型,例如:
    远程代理负责对请求及其参数进行编码,并向不同地址空间中的实体发送已编码的请求;
    虚代理可以缓存实体的附加信息,以便延迟对它的访问;
    保护代理检查调用者是否具有实现一个请求所必须的访问权限。

    Subject:定义RealSubject和Proxy的共用接口,这样就在任何使用RealSubject的地方都可以使用Proxy;

    RealSubject:定义Proxy所代理的实体。

    1、远程代理为一个对象在不同的地址空间提供局部代理;
    2、虚代理根据需求创建开销很大的对象;
    3、保护代理控制原始对象的访问;保护代理用于对象应该有不同的访问权限的时候;
    4、智能引用取代了简单的指针,它在访问对象时执行一些附加操作,它的典型用途包括:
           对指向实际对象的引用计数,这样当该对象没有引用时,可以自动释放它;

    引用计数智能指针:

    #include <iostream>
    #include <windows.h>
    using namespace std;
    
    #define SAFE_DELETE(p) if (p) { delete p; p = NULL; }
    
    class KRefCount
    {
    public:
        KRefCount():m_nCount(0){}
    
    public:
    	unsigned AddRef(){ return InterlockedIncrement(&m_nCount); }
    	unsigned Release(){ return InterlockedDecrement(&m_nCount); }
        void Reset(){ m_nCount = 0; }
    
    private:
        unsigned long m_nCount;
    };
    
    template <typename T>
    class SmartPtr
    {
    public:
        SmartPtr(void)
            : m_pData(NULL)
        {
            m_pReference = new KRefCount();
            m_pReference->AddRef();
        }
    
        SmartPtr(T* pValue)
            : m_pData(pValue)
        {
            m_pReference = new KRefCount();
            m_pReference->AddRef();
        }
    
        SmartPtr(const SmartPtr<T>& sp)
            : m_pData(sp.m_pData)
            , m_pReference(sp.m_pReference)
        {
            m_pReference->AddRef();
        }
    
        ~SmartPtr(void)
        {
            if (m_pReference && m_pReference->Release() == 0)
            {
                SAFE_DELETE(m_pData);
                SAFE_DELETE(m_pReference);
            }
        }
    
        inline T& operator*()
        {
            return *m_pData;
        }
    
        inline T* operator->()
        {
            return m_pData;
        }
    
        SmartPtr<T>& operator=(const SmartPtr<T>& sp)
        {
            if (this != &sp)
            {
                if (m_pReference && m_pReference->Release() == 0)
                {
                    SAFE_DELETE(m_pData);
                    SAFE_DELETE(m_pReference);
                }
    
                m_pData = sp.m_pData;
                m_pReference = sp.m_pReference;
    			m_pReference->AddRef();
            }
    
            return *this;
        }
    
        SmartPtr<T>& operator=(T* pValue)
        {
            if (m_pReference && m_pReference->Release() == 0)
            {
                SAFE_DELETE(m_pData);
                SAFE_DELETE(m_pReference);
            }
    
            m_pData = pValue;
            m_pReference = new KRefCount;
    		m_pReference->AddRef();
            return *this;
        }
    
        T* Get()
        {
            T* ptr = NULL;        
            ptr = m_pData;
    
            return ptr;
        }
    
        void Attach(T* pObject)
        {
            if (m_pReference->Release() == 0)
            {
                SAFE_DELETE(m_pData);
                SAFE_DELETE(m_pReference);
            }
    
            m_pData = pObject;
            m_pReference = new KRefCount;
            m_pReference->AddRef();
        }
    
        T* Detach()
        {
            T* ptr = NULL;
    
            if (m_pData)
            {           
                ptr = m_pData;
                m_pData = NULL;
                m_pReference->Reset();
            }
            return ptr;
        }
    
    private:
        KRefCount* m_pReference;
        T* m_pData;
    };
    
    class CTest
    {
    public:
    	CTest(int b) : a(b) {}
    private:
    	int a;
    };
    
    int main()
    {
    	SmartPtr<CTest> pSmartPtr1(new CTest(10));
    	SmartPtr<CTest> pSmartPtr2(new CTest(20));
    
    	pSmartPtr1 = pSmartPtr2;
    }

    智能指针使用引用计数实现时,就是最好的使用代理模式的例子。在上面的例子中,SmartPtr就是一个代理类,而T* m_pData才是实际的数据。SmartPtr代理实际的数据,去实现了指针的行为,添加了引用计数,从而实现了智能指针。

    展开全文
  • Carson带你学设计模式:静态代理模式Proxy Pattern)

    万次阅读 多人点赞 2017-02-07 15:34:30
    手把手带你全面了解静态代理模式

    前言

    今天Carson来全面总结最常用的设计模式 - 代理模式。

    Carson带你学设计模式系列文章
    这是一份全面 & 详细的设计模式学习指南
    Carson带你学设计模式:单例模式(Singleton)
    Carson带你学设计模式:简单工厂模式(SimpleFactoryPattern)
    Carson带你学设计模式:工厂方法模式(Factory Method)
    Carson带你学设计模式:抽象工厂模式(Abstract Factory)
    Carson带你学设计模式:建造者模式(Builder Pattern)
    Carson带你学设计模式:适配器模式(Adapter Pattern)
    Carson带你学设计模式:外观模式(Facade Pattern)
    Carson带你学设计模式:静态代理模式(Proxy Pattern)
    Carson带你学设计模式:动态代理模式(Proxy Pattern)
    Carson带你学设计模式:模板方法模式(Template Method)
    Carson带你学设计模式:策略模式(Strategy Pattern)


    目录

    代理模式.jpg


    1. 介绍

    1.1 定义

    给目标对象提供一个代理对象,并由代理对象控制对目标对象的引用

    1. 代理对象:起到中介作用,连接客户端和目标对象
    2. 例子:电脑桌面的快捷方式。电脑对某个程序提供一个快捷方式(代理对象),快捷方式连接客户端和程序,客户端通过操作快捷方式就可以操作那个程序

    1.2 主要作用

    通过引入代理对象的方式来间接访问目标对象

    1.3 解决的问题

    防止直接访问目标对象给系统带来的不必要复杂性。


    2. 模式原理

    2.1 UML类图 & 组成

    代理模式.png

    2.2 实例讲解

    接下来我用一个实例来对代理模式进行更深一步的介绍。
    a. 实例概况

    • 背景:小成希望买一台最新的顶配Mac电脑
    • 冲突:国内还没上,只有美国才有
    • 解决方案:寻找代购进行购买

    代购(代理对象) 代替 我(真实对象) 去买Mac(间接访问的操作)

    b. 使用步骤
    步骤1: 创建抽象对象接口(Subject):声明你(真实对象)需要让代购(代理对象)帮忙做的事(买Mac)

    public interface Subject {  
                  public void buyMac();
    }
    

    步骤2: 创建真实对象类(RealSubject),即”我“

      public class RealSubject implement Subject{
        @Override
        public void buyMac() {  
            System.out.println(”买一台Mac“);  
        }  
    }
    

    步骤3:创建代理对象类(Proxy),即”代购“,并通过代理类创建真实对象实例并访问其方法

    public class Proxy  implements Subject{
      
        @Override
        public void buyMac{
          
          //引用并创建真实对象实例,即”我“
          RealSubject realSubject = new RealSubject();
    
          //调用真实对象的方法,进行代理购买Mac
          realSubject.buyMac();
          //代理对象额外做的操作
          this.WrapMac();
        }
    
         public void WrapMac(){
          System.out.println(”用盒子包装好Mac“);  
        }
    }
    

    步骤4:客户端调用

    
    public class ProxyPattern {
    
        public static void main(String[] args){
    
        Subject proxy = new Proxy();
        proxy.buyMac();
        }
            
    }
    
    

    结果输出

    买一台Mac
    用盒子包装好Mac
    

    通过上述这个常见的生活例子,我相信你已经完全明白了代理模式的原理了!!


    3. 优缺点

    在全面解析完代理模式后,我来分析下其优缺点:

    3.1 优点

    • 协调调用者和被调用者,降低了系统的耦合度
    • 代理对象作为客户端和目标对象之间的中介,起到了保护目标对象的作用

    3.2 缺点

    • 由于在客户端和真实主题之间增加了代理对象,因此会造成请求的处理速度变慢;
    • 实现代理模式需要额外的工作(有些代理模式的实现非常复杂),从而增加了系统实现的复杂度。

    4. 应用场景

    • 当需要为一个对象再不同的地址空间提供局部的代表时
      此时的代理模式称为远程代理:为一个对象在不同的地址空间提供局部代表。

    目的:

    1. 隐藏一个对象存在于不同地址空间的事实;
    2. 远程机器可能具有更好的计算性能与处理速度,可以快速响应并处理客户端请求。
    • 当需要创建开销非常大的对象时
      此时的代理模式称为虚拟代理:通过使用过一个小的对象代理一个大对象。

    目的:减少系统的开销。

    • 当需要控制对原始对象的访问时
      此时的代理模式称为保护代理:控制目标对象的访问,给不同用户提供不同的访问权限

    目的:用来控制对真实对象的访问权限

    • 当需要在访问对象时附加额外操作时
      此时的代理模式称为智能引用代理,额外操作包括耗时操作、计算访问次数等等

    目的:在不影响对象类的情况下,在访问对象时进行更多的操作

    以上是最常用的使用场景,其他还包括:

    • 防火墙代理:保护目标不让恶意用户靠近
    • Cache代理:为结果提供临时的存储空间,以便其他客户端调用

    5. 总结

    本文主要对代理模式进行了全面介绍


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    展开全文
  • Proxy(代理)模式

    2021-05-30 16:52:07
    Proxy(代理)模式总结前言一、代理模式总结1、模式意图2、参与者3、结构4、适用性5、效果二、代理模式应用示例总结 前言         本周五参加了Proxy(代理)模式研讨会...


    前言

            本周五参加了Proxy(代理)模式研讨会,本文的目的是对这个模式的总结和分享,希望对需要学习这个设计模式的同学有所帮助。本文一共分为两个部分,第一个部分是代理模式的基础知识总结;第二个部分是一个例子分享。

    一、代理模式总结

            

    1、模式意图

    为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

    2、参与者

    Proxy
    -- 保存一个引用使得代理可以访问实体;
    -- 提供一个与subject相同的接口,代理可以替代实体;
    -- 控制对实体的存取,创建或销毁;
    Subject
    -- 定义realsubject和proxy的共用接口;
    RealSubject
    -- 定义proxy所代表的实体;

    3、结构

    结构图:

    在这里插入图片描述

    4、适用性

    1)remote proxy(远程代理):为一个不同地址空间的对象提供局部代理;
    2)virtual proxy(虚代理):根据需要创建开销很大的对象;
    3)protection proxy:控制对原对象的访问;
    4)smart reference:取代简单指针,它在访问对象时执行一些附加操作(引用计数、对象装载、保护锁);

    5、效果

    1)remote proxy可以隐藏一个对象存在于不同地址空间的事实。
    2)virtual proxy可以进行最优化,可根据需要创建对象。
    3)protection proxy和smart reference都允许在访问一个对象时有一些附加的内务处理。

    二、代理模式应用示例

             这里举的例子是C++的智能指针(SmartPointer),属于smart reference,它取代一个简单指针,并且在操作指针时,附带对指针做引用计数、负责把销毁指针等。在C++泛型编程中,智能指针被设计为一个模板类,这是因为指针的操作方式是不变的,跟指针具体的类型无关。下面是C++实现一个简单的智能指针源码示例:
    template<typename T>
    class SmartPointer {
    private:
        T* proxy_ptr;
        size_t* count;
    public:
    
        SmartPointer(T* ptr = nullptr);
        SmartPointer(const SmartPointer& ptr);
        SmartPointer& operator=(const SmartPointer& ptr);
        T& operator*();
        T* operator->();    
        size_t ref_count();
        ~SmartPointer();
    };
    
    template<typename T>
    SmartPointer<T>::SmartPointer(T* ptr) : proxy_ptr(ptr) {
        if (this.proxy_ptr) {
            count = new size_t(1);
        }
        else {
            count = new size_t(0);
        }
    }
    
    template<typename T>
    SmartPointer<T>::SmartPointer(const SmartPointer& ptr) {
        if (this != &ptr) {
            this->proxy_ptr = ptr.proxy_ptr;
            this->count = ptr.count;
            (*this->count)++;
        }
    }
    
    template<typename T>
    SmartPointer<T>& SmartPointer<T>::operator=(const SmartPointer& ptr) {
        if (this->proxy_ptr == ptr.proxy_ptr) {
            return *this;
        }
    
        if (this->proxy_ptr) {
            (*this->count)--;
            if (this->count == 0) {
                delete this->proxy_ptr;
                delete this->count;
            }
        }
    
        this->proxy_ptr = ptr.proxy_ptr;
        this->count = ptr.count;
        (*this->count)++;
        return *this;
    }
    
    template<typename T>
    T& SmartPointer<T>::operator*() {
        assert(this->proxy_ptr == nullptr);
        return *(this->proxy_ptr);
    
    }
    
    template<typename T>
    T* SmartPointer<T>::operator->() {
        assert(this->proxy_ptr == nullptr);
        return this->proxy_ptr;
    }
    
    template<typename T>
    size_t SmartPointer<T>::ref_count() {
        return *this->count;
    }
    
    template<typename T>
    SmartPointer<T>::~SmartPointer() {
        (*this->count)--;
        if (*this->count == 0) {
            delete this->proxy_ptr;
            delete this->count;
        }
    }
    
    从上面的智能指针实现代码可以看到,SmartPointer重载了运算符*和->,我们在使用SmartPointer对象的时候,和直接使用指针的方式是一样的。SmartPointer转发了客户的请求到实际的被代理的对象,客户对SmartPointer对象的操作,就像直接操作被代理指针一样,没有区别。但是SmartPointer额外管理了被代理指针的生命周期,当被代理对象的引用计数为0后,智能指针会销毁被代理的指针所指向的对象。

    总结

             代理模式是比较常见的模式,除了上面介绍的智能指针,它还广泛用于网络应用开发,比如远程代理服务器等。当我们想控制一个对象的访问时,可以使用代理模式把客户代码和实际对象隔离开来,提供一个中间层来管理对实际对象的访问,把客户和对象解耦合。
    本文知识点:
    1、简单智能指针的实现;
    2、模板类、模板函数;
    3、代理模式基础知识;
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