23种设计模式之C++实践（三）

23种设计模式之C++实践

  • 3. 设计模式
    • （三）行为型模式
      • 14. 职责链模式——请求的链式处理
        • 职责链模式总结
      • 15. 命令模式：请求发送者与接收者解耦
        • 命令模式总结
      • 16. 解释器模式——自定义语言的实现
        • 解释器模式总结
      • 17. 迭代器模式——遍历聚合对象中的元素
        • 迭代器模式总结
      • 18. 中介者模式——协调多个对象之间的交互
        • 中介者模式总结
      • 19. 备忘录模式——撤销功能的实现
        • 备忘录模式总结
      • 20. 观察者模式——对象间的联动
        • 观察者模式总结
      • 21. 状态模式——对象状态及其转换
        • 状态模式总结
      • 22. 策略模式——算法的封装和切换
        • 策略模式总结
      • 23. 模板方法模式——定义算法的框架
        • 模板方法模式总结
      • 24. 访问者模式——操作复杂对象结构
        • 访问者模式总结

3. 设计模式

（三）行为型模式

14. 职责链模式——请求的链式处理

  1. 职责链模式（Chain of Responsibility Pattern）：避免将请求接收者与发送者耦合在一起，让多个对象都有机会接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，知道有对象处理它为止。

  2. 要点

    1. 职责链模式并不创建职责链，职责链的创建工作通常是由客户端完成。

  3. 结构图

  4. 适用场景示例

    采购单的分级审批：不同级别的人员可以审批不同金额的采购单。

  5. 代码示例

    // Approver.h
/*** @brief 审批者接口**/
class Approver {protected:Approver* successor;std::string name;public:Approver(std::string name) : name(name) {}void setSuccessor(Approver* successor) {this->successor = successor;return;}virtual void processRequest(PurchaseRequest*) = 0;
};class Director : public Approver {public:Director(std::string name) : Approver(name) {}public:void processRequest(PurchaseRequest* request) override {if (request->getAmount() < 5000) {printf("主任：%s 审批采购单：%d，金额：%f元，采购目的：%s。\n",name.c_str(), request->getNumber(), request->getAmount(),request->getPurpose().c_str());printf("审批通过!\n");} else {printf("%s审批通过，", name.c_str());printf("进入下一层审批\n");this->successor->processRequest(request);}return;}
};class VicePresident : public Approver {public:VicePresident(std::string name) : Approver(name) {}public:void processRequest(PurchaseRequest* request) override {if (request->getAmount() < 10000) {printf("副董事长：%s 审批采购单：%d，金额：%f元，采购目的：%s。\n",name.c_str(), request->getNumber(), request->getAmount(),request->getPurpose().c_str());printf("审批通过!\n");} else {printf("%s审批通过，", name.c_str());printf("进入下一层审批\n");this->successor->processRequest(request);}return;}
};class President : public Approver {public:President(std::string name) : Approver(name) {}public:void processRequest(PurchaseRequest* request) override {if (request->getAmount() < 200000) {printf("董事长：%s 审批采购单：%d，金额：%f元，采购目的：%s。\n",name.c_str(), request->getNumber(), request->getAmount(),request->getPurpose().c_str());printf("审批通过!\n");} else {printf("%s审批通过，", name.c_str());printf("进入下一层审批\n");this->successor->processRequest(request);}return;}
};class Congress : public Approver {public:Congress(std::string name) : Approver(name) {}public:void processRequest(PurchaseRequest* request) override {if (request->getAmount() < 1000000) {printf("董事会：审批采购单：%d，金额：%f元，采购目的：%s。\n",request->getNumber(), request->getAmount(),request->getPurpose().c_str());printf("审批通过!\n");} else {printf("董事会审批不通过!\n");}return;}
};// PurchaseRequest.h
class PurchaseRequest {private:double amount;int number;std::string purpose;public:PurchaseRequest(double amount, int number, std::string purpose): amount(amount), number(number), purpose(purpose) {}void setAmount(double amount) {this->amount = amount;return;}void setNumber(double number) {this->number = number;return;}void setPurpose(std::string purpose) {this->purpose = purpose;return;}double getAmount() { return this->amount; }int getNumber() { return this->number; }std::string getPurpose() { return this->purpose; }
};

  6. 代码测试

    • 测试代码

      int main(int argc, char** argv) {printf("I'm Chain Of Responsibility Pattern!\n");// begin testApprover *num1, *num2, *num3, *num4;num1 = new Director("季");num2 = new VicePresident("叔");num3 = new President("仲");num4 = new Congress("伯");num1->setSuccessor(num2);num2->setSuccessor(num3);num3->setSuccessor(num4);PurchaseRequest* request = new PurchaseRequest(500, 10001, "差旅报销");num1->processRequest(request);PurchaseRequest* request2 = new PurchaseRequest(5000, 10002, "差旅报销");num1->processRequest(request2);PurchaseRequest* request3 = new PurchaseRequest(50000, 10003, "差旅报销");num1->processRequest(request3);PurchaseRequest* request4 = new PurchaseRequest(500000, 10004, "差旅报销");num1->processRequest(request4);PurchaseRequest* request5 = new PurchaseRequest(5000000, 10005, "差旅报销");num1->processRequest(request5);// end testreturn 0;
}

    • 输出

      I’m Chain Of Responsibility Pattern!
      主任：季 审批采购单：10001，金额：500.000000元，采购目的：差旅报销。
      审批通过!
      季审批通过，进入下一层审批
      副董事长：叔 审批采购单：10002，金额：5000.000000元，采购目的：差旅报销。
      审批通过!
      季审批通过，进入下一层审批
      叔审批通过，进入下一层审批
      董事长：仲 审批采购单：10003，金额：50000.000000元，采购目的：差旅报销。
      审批通过!
      季审批通过，进入下一层审批
      叔审批通过，进入下一层审批
      仲审批通过，进入下一层审批
      董事会：审批采购单：10004，金额：500000.000000元，采购目的：差旅报销。
      审批通过!
      季审批通过，进入下一层审批
      叔审批通过，进入下一层审批
      仲审批通过，进入下一层审批
      董事会审批不通过!

职责链模式总结
  • 优点
    1. 使得一个对象无须知道其他哪一个对象处理其请求。
    2. 请求处理对象只需维持一个指向其后继者的引用，可简化对象的相互连接。
    3. 给对象分配职责时更灵活
    4. 在客户端增加一个新的具体请求处理者时无需修改原有代码，只需要在客户端重建链即可。
  • 缺点
    1. 请求可能因职责链没有被正确分配而得不到处理
    2. 职责链过长时，影响系统性能。
    3. 可能造成死循环
  • 适用场景
    1. 有多个对象处理同一个请求，具体哪个对象处理该请求待运行时再确定。
    2. 在不明确指定接收者的情况下，向多个对象种的一个提交一个请求。
    3. 可动态指定一组对象处理请求。

15. 命令模式：请求发送者与接收者解耦

  1. 命令模式（Command Pattern）:将一个请求封装为一个对象，从而可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或者记录请求日志，以及支持可撤销的操作。

  2. 要点

    1. 引入抽象命令类，对请求进行封装，将发出命令的责任与执行命令的责任分割开。

  3. 结构图

  4. 适用场景示例

    自定义功能键

  5. 代码示例

    // Command.h
/*** @brief 抽象命令类**/
class Command {public:virtual void execute() = 0;
};/*** @brief 帮助命令类：具体命令类**/
class HelpCommand : public Command {private:HelpHandler* helpHandler;public:HelpCommand() { helpHandler = new HelpHandler(); }public:void execute() override {helpHandler->display();return;}
};/*** @brief 最小化命令类：具体命令类**/
class MinimizeCommand : public Command {private:WindowHandler* helpHandler;public:MinimizeCommand() { helpHandler = new WindowHandler(); }public:void execute() override {helpHandler->minimize();return;}
};// FunctionButton.h
/*** @brief 功能键类：请求发送者**/
class FunctionButton {private:std::string name;Command* command;public:FunctionButton(std::string name) : name(name) {}std::string getName() { return name; }void setCommand(Command* command) {this->command = command;return;}void onClick() {printf("点击功能键\n");command->execute();return;}
};class FBSettingWindow {private:std::string title;std::vector<FunctionButton*> functionButtons;public:FBSettingWindow(std::string title) { this->title = title; }public:void setTitle(std::string title) {this->title = title;return;}std::string getTitle() { return this->title; }void addFunctionButton(FunctionButton* fb) {functionButtons.push_back(fb);return;}void removeFunctionButton(FunctionButton* fb) {auto begin = functionButtons.begin();auto end = functionButtons.end();while (begin != end) {if (*begin == fb) {functionButtons.erase(begin);break;}begin++;}return;}void display() {printf("显示窗口：%s\n", this->title.c_str());printf("显示功能键：");for (auto fb : functionButtons) {printf("%s ", fb->getName().c_str());}printf("\n");return;}
};// Handler.h
/*** @brief 帮助文档处理类：请求接收者**/
class HelpHandler {public:void display() {printf("显示帮助文档\n");return;}
};/*** @brief 窗口处理类：请求接收者**/
class WindowHandler {public:void minimize() {printf("将窗口最小化至托盘\n");return;}
};

  6. 代码测试

    • 测试代码

      int main(int argc, char** argv) {printf("I'm Command Pattern!\n");// begin testFBSettingWindow* fbsw = new FBSettingWindow("功能键设置");FunctionButton *fb1, *fb2;fb1 = new FunctionButton("功能键1");fb2 = new FunctionButton("功能键2");Command *command1, *command2;command1 = new HelpCommand();command2 = new MinimizeCommand();fb1->setCommand(command1);fb2->setCommand(command2);fbsw->addFunctionButton(fb1);fbsw->addFunctionButton(fb2);fbsw->display();fb1->onClick();fb2->onClick();// end testreturn 0;
}

    • 输出

      I’m Command Pattern!
      显示窗口：功能键设置
      显示功能键：功能键1 功能键2
      点击功能键
      显示帮助文档
      点击功能键
      将窗口最小化至托盘

命令模式总结
  • 优点
    1. 降低系统的耦合度。
    2. 增加新的命令很容易
    3. 可以比较容易地设计一个命令队列。
    4. 可使用命令队列实现”撤销请求“和”回复请求“。
  • 缺点
    1. 可能导致某些系统中有过多的具体命令类。
  • 适用场景
    1. 系统需要将请求调用者与请求接收者解耦。
    2. 系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。
    3. 系统需要支持命令的撤销操作和恢复操作。

16. 解释器模式——自定义语言的实现

  1. 解释器模式（Interpreter Pattern

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