Java设计模式实战:策略模式、工厂模式、模板模式组合使用
在软件开发中,设计模式是解决特定问题的成熟模板。它们可以帮助我们写出更灵活、更可维护的代码。本文将通过一个充电场景为例,展示如何将策略模式(Strategy Pattern)、工厂模式(Factory Pattern)和模板方法模式(Template Method Pattern)结合起来,以实现一个灵活且可扩展的充电系统。
策略模式
java
public interface ChargingStrategy {
void charge();
String getSign();
}
这个接口定义了所有充电策略必须实现的charge
方法和getSign
方法,后者用于返回策略的唯一标识。
模板模式
模板方法模式是一种行为设计模式,它在方法中定义了一个算法的框架,将一些步骤延迟到子类中实现。这让我们可以在不改变算法结构的情况下重新定义算法的某些步骤。在示例中,ChargingTemplate
类就是一个模板方法的实现。
java
public abstract class ChargingTemplate implements ChargingStrategy {
/**
* 模板方法,定义充电的步骤
*/
@Override
public final void charge() {
securityCheck();
initiateCharging();
chargingSettlement();
}
/**
* 安全检查
*/
private void securityCheck() {
System.out.println("Security check completed.");
}
/**
* 启动充电
*/
protected abstract void initiateCharging();
/**
* 充电结算
*/
private void chargingSettlement() {
System.out.println("Charging process finalized. Thank you!");
}
}
这个抽象类定义了充电的步骤,包括安全检查、启动充电和充电结算。initiateCharging
方法是一个抽象方法,需要在具体的充电策略中实现。
工厂模式
工厂模式是一种创建型设计模式,它提供了一个创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类。工厂模式使一个类的实例化延迟到其子类。在我们的充电系统中,ChargingFactory
类就是一个工厂模式的实现。
java
@Component
public class ChargingFactory {
private final Map<String, ChargingStrategy> strategies = new HashMap<>();
@Autowired
public ChargingFactory(List<ChargingStrategy> strategyList) {
for (ChargingStrategy strategy : strategyList) {
registerStrategy(strategy);
}
}
private void registerStrategy(ChargingStrategy strategy) {
strategies.put(strategy.getSign(), strategy);
}
public ChargingStrategy getChargingStrategy(String type) {
ChargingStrategy strategy = strategies.get(type);
if (strategy == null) {
throw new IllegalArgumentException("Unknown charging type: " + type);
}
return strategy;
}
}
这个工厂类负责注册和获取充电策略实例。它通过一个map集合来管理所有可用的充电策略,并根据传入的类型标识来返回相应的策略实例。
策略类
常规充电
java
@Component("RegularCharging")
public class RegularCharging extends ChargingTemplate {
@Override
protected void initiateCharging() {
System.out.println("Start regular charging.");
}
@Override
public String getSign() {
return "REGULAR";
}
}
快速充电
java
@Component("FastCharging")
public class FastCharging extends ChargingTemplate {
@Override
protected void initiateCharging() {
System.out.println("Start fast charging.");
}
@Override
public String getSign() {
return "FAST";
}
}
超级快充
java
@Component("SuperFastCharging")
public class SuperFastCharging extends ChargingTemplate {
@Override
protected void initiateCharging() {
System.out.println("Start super fast charging.");
}
@Override
public String getSign() {
return "SUPERFAST";
}
}
每个策略类都实现了initiateCharging
方法,并提供了一个唯一的标识符。这些类被注册到ChargingFactory
中,以便可以根据需要获取和使用。
结论
通过将策略模式、工厂模式和模板方法模式结合起来,我们创建了一个灵活且可扩展的充电系统。这种设计当我们增加策略时只需要添加策略类即可,不需要额外操作。同时,它也保持了代码的清晰和可维护性。这种模式的组合是解决复杂问题的强大工具,值得在实际项目中广泛应用。