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門面設計模式
門面設計模式在 Tomcat 中有多處使用，在 Request 和 Response 對象封裝中、Standard Wrapper 到 ServletConfig 封裝中、ApplicationContext 到 ServletContext 封裝中等都用到了這種設計模式。
門面設計模式的原理
這麼多場合都用到了這種設計模式，那這種設計模式究竟能有什麼作用呢？顧名思義，就是將一個東西封裝成一個門面好與人家更容易進行交流，就像一個國家的外交部一樣。
這種設計模式主要用在一個大的系統中有多個子系統組成時，這多個子系統肯定要涉及到相互通信，但是每個子系統又不能將自己的內部數據過多的暴露給其它系統，不然就沒有必要劃分子系統了。每個子系統都會設計一個門面，把別的系統感興趣的數據封裝起來，通過這個門面來進行訪問。這就是門面設計模式存在的意義。
門面設計模式示意圖如下：
圖 1. 門面示意圖
Client 只能訪問到 Façade 中提供的數據是門面設計模式的關鍵，至於 Client 如何訪問 Façade 和 Subsystem 如何提供 Façade 門面設計模式並沒有規定死。
Tomcat 的門面設計模式示例
Tomcat 中門面設計模式使用的很多，因爲 Tomcat 中有很多不同組件，每個組件要相互交互數據，用門面模式隔離數據是個很好的方法。
下面是 Request 上使用的門面設計模式：
圖 2. Request 的門面設計模式類圖
從圖中可以看出 HttpRequestFacade 類封裝了 HttpRequest 接口能夠提供數據，通過 HttpRequestFacade 訪問到的數據都被代理到 HttpRequest 中，通常被封裝的對象都被設爲 Private 或者 Protected 訪問修飾，以防止在 Façade 中被直接訪問。
觀察者設計模式
這種設計模式也是常用的設計方法通常也叫發佈 - 訂閱模式，也就是事件監聽機制，通常在某個事件發生的前後會觸發一些操作。
觀察者模式的原理
觀察者模式原理也很簡單，就是你在做事的時候旁邊總有一個人在盯着你，當你做的事情是它感興趣的時候，它就會跟着做另外一些事情。但是盯着你的人必須要到你那去登記，不然你無法通知它。觀察者模式通常包含下面這幾個角色：
Subject 就是抽象主題：它負責管理所有觀察者的引用，同時定義主要的事件操作。
ConcreteSubject 具體主題：它實現了抽象主題的所有定義的接口，當自己發生變化時，會通知所有觀察者。
Observer 觀察者：監聽主題發生變化相應的操作接口。
Tomcat 的觀察者模式示例
Tomcat 中觀察者模式也有多處使用，前面講的控制組件生命週期的 Lifecycle 就是這種模式的體現，還有對 Servlet 實例的創建、Session 的管理、Container 等都是同樣的原理。下面主要看一下 Lifecycle 的具體實現。
Lifecycle 的觀察者模式結構圖：
圖 3. Lifecycle 的觀察者模式結構圖
上面的結構圖中，LifecycleListener 代表的是抽象觀察者，它定義一個 lifecycleEvent 方法，這個方法就是當主題變化時要執行的方法。 ServerLifecycleListener 代表的是具體的觀察者，它實現了 LifecycleListener 接口的方法，就是這個具體的觀察者具體的實現方式。Lifecycle 接口代表的是抽象主題，它定義了管理觀察者的方法和它要所做的其它方法。而 StandardServer 代表的是具體主題，它實現了抽象主題的所有方法。這裏 Tomcat 對觀察者做了擴展，增加了另外兩個類：LifecycleSupport、LifecycleEvent，它們作爲輔助類擴展了觀察者的功能。LifecycleEvent 使得可以定義事件類別，不同的事件可區別處理，更加靈活。LifecycleSupport 類代理了主題對多觀察者的管理，將這個管理抽出來統一實現，以後如果修改只要修改 LifecycleSupport 類就可以了，不需要去修改所有具體主題，因爲所有具體主題的對觀察者的操作都被代理給 LifecycleSupport 類了。這可以認爲是觀察者模式的改進版。
LifecycleSupport 調用觀察者的方法代碼如下：
清單 1. LifecycleSupport 中的 fireLifecycleEvent 方法
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
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主題是怎麼通知觀察者呢？看下面代碼：
清單 2. 容器中的 start 方法
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命令設計模式
前面把 Tomcat 中兩個核心組件 Connector 和 Container，比作一對夫妻。男的將接受過來的請求以命令的方式交給女主人。對應到 Connector 和 Container，Connector 也是通過命令模式調用 Container 的。
命令模式的原理
命令模式主要作用就是封裝命令，把發出命令的責任和執行命令的責任分開。也是一種功能的分工。不同的模塊可以對同一個命令做出不同解釋。
下面是命令模式通常包含下面幾個角色：
Client：創建一個命令，並決定接受者
Command 命令：命令接口定義一個抽象方法
ConcreteCommand：具體命令，負責調用接受者的相應操作
Invoker 請求者：負責調用命令對象執行請求
Receiver 接受者：負責具體實施和執行一次請求
Tomcat 中的命令模式的示例
Tomcat 中命令模式在 Connector 和 Container 組件之間有體現，Tomcat 作爲一個應用服務器，無疑會接受到很多請求，如何分配和執行這些請求是必須的功能。
下面看一下 Tomcat 是如何實現命令模式的，下面是 Tomcat 命令模式的結構圖：
圖 4. Tomcat 命令模式的結構圖
Connector 作爲抽象請求者，HttpConnector 作爲具體請求者。HttpProcessor 作爲命令。Container 作爲命令的抽象接受者，ContainerBase 作爲具體的接受者。客戶端就是應用服務器 Server 組件了。Server 首先創建命令請求者 HttpConnector 對象，然後創建命令 HttpProcessor 命令對象。再把命令對象交給命令接受者 ContainerBase 容器來處理命令。命令的最終是被 Tomcat 的 Container 執行的。命令可以以隊列的方式進來，Container 也可以以不同的方式來處理請求，如 HTTP1.0 協議和 HTTP1.1 的處理方式就會不同。
責任鏈模式
Tomcat 中一個最容易發現的設計模式就是責任鏈模式，這個設計模式也是 Tomcat 中 Container 設計的基礎，整個容器的就是通過一個鏈連接在一起，這個鏈一直將請求正確的傳遞給最終處理請求的那個 Servlet。
責任鏈模式的原理
責任鏈模式，就是很多對象有每個對象對其下家的引用而連接起來形成一條鏈，請求在這條鏈上傳遞，直到鏈上的某個對象處理此請求，或者每個對象都可以處理請求，並傳給下一家，直到最終鏈上每個對象都處理完。這樣可以不影響客戶端而能夠在鏈上增加任意的處理節點。
通常責任鏈模式包含下面幾個角色：
Handler（抽象處理者）：定義一個處理請求的接口
ConcreteHandler（具體處理者）：處理請求的具體類，或者傳給下家
Tomcat 中責任鏈模式示例
在 tomcat 中這種設計模式幾乎被完整的使用，tomcat 的容器設置就是責任鏈模式，從 Engine 到 Host 再到 Context 一直到 Wrapper 都是通過一個鏈傳遞請求。
Tomcat 中責任鏈模式的類結構圖如下：
圖 5. Tomcat 責任鏈模式的結構圖
上圖基本描述了四個子容器使用責任鏈模式的類結構圖，對應的責任鏈模式的角色，Container 扮演抽象處理者角色，具體處理者由 StandardEngine 等子容器扮演。與標準的責任鏈不同的是，這裏引入了 Pipeline 和 Valve 接口。他們有什麼作用呢？
實際上 Pipeline 和 Valve 是擴展了這個鏈的功能，使得在鏈往下傳遞過程中，能夠接受外界的干預。Pipeline 就是連接每個子容器的管子，裏面傳遞的 Request 和 Response 對象好比管子裏流的水，而 Valve 就是這個管子上開的一個個小口子，讓你有機會能夠接觸到裏面的水，做一些額外的事情。
爲了防止水被引出來而不能流到下一個容器中，每一段管子最後總有一個節點保證它一定能流到下一個子容器，所以每個容器都有一個 StandardXXXValve。只要涉及到這種有鏈式是處理流程這是一個非常值得借鑑的模式。