設計模式的分類

總體來說設計模式分爲三大類：

創建型模式，共五種：工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、建造者模式、原型模式。

結構型模式，共七種：適配器模式、裝飾器模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。

行爲型模式，共十一種：策略模式、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。

其實還有兩類：併發型模式和線程池模式。用一個圖片來整體描述一下：

前言

好看的代碼千篇一律，噁心的程序升職加薪。

該說不說幾乎是程序員就都知道或者瞭解設計模式，但大部分小夥伴寫代碼總是習慣於一把梭。無論多少業務邏輯就一個類幾千行，這樣的開發也可以歸納爲三步；定義屬性、創建方法、調用展示，Done！只不過開發一時爽，重構火葬場。

好的代碼不只爲了完成現有功能，也會考慮後續擴展。在結構設計上松耦合易讀易擴展，在領域實現上高內聚不對外暴漏實現細節不被外部干擾。而這就有點像家裏三居(MVC)室、四居(DDD)室的裝修，你不會允許幾十萬的房子把走線水管裸漏在外面，也不會允許把馬桶放到廚房，爐竈安裝到衛生間。

其實有一部分人並沒有仔細閱讀過設計模式的相關書籍和資料，但依舊可以編寫出優秀的代碼。這主要是由於在經過衆多項目的錘鍊和對程序設計的不斷追求，從而在多年編程歷程上提煉出來的心得體會。而這份經驗最終會與設計模式提到的內容幾乎一致，同樣會要求高內聚、低耦合、可擴展、可複用。你可能也遇到類似的經歷，在學習一些框架的源碼時，發現它裏的某些設計和你在做開發時一樣。

我怎麼學不會設計模式？ 錢也花了，書也買了。代碼還是一坨一坨的！設計模式是由多年的經驗提煉出來開發指導思想。就像我告訴你自行車怎麼騎、汽車怎麼開，但只要你沒跑過幾千公里，你能記住的只是理論，想上道依舊很慌！

所以，本設計模式專題系列開始，會帶着你使用設計模式的思想去優化代碼。從而學習設計模式的心得並融入給自己。當然這裏還需要多加練習，一定是人車合一，才能站在設計模式的基礎上構建出更加合理的代碼。

開發環境

JDK 1.8
Idea + Maven

涉及工程三個

工程	描述
itstack-demo-design-1-00	場景模擬工程，用於提供三組不同獎品的發放接口
itstack-demo-design-1-01	使用一坨代碼實現業務需求，也是對ifelse的使用
itstack-demo-design-1-02	通過設計模式優化改造代碼，產生對比性從而學習

1-00，1 代表着第一個設計模式，工廠方法模式
1-00，00 代表模擬的場景
1-01，01 代表第一種實現方案，後續 02 03 以此類推

工廠方法模式介紹

工廠模式又稱工廠方法模式，是一種創建型設計模式，其在父類中提供一個創建對象的方法，允許子類決定實例化對象的類型。

這種設計模式也是 Java 開發中最常見的一種模式，它的主要意圖是定義一個創建對象的接口，讓其子類自己決定實例化哪一個工廠類，工廠模式使其創建過程延遲到子類進行。

簡單說就是爲了提供代碼結構的擴展性，屏蔽每一個功能類中的具體實現邏輯。讓外部可以更加簡單的只是知道調用即可，同時，這也是去掉衆多ifeslse的方式。當然這可能也有一些缺點，比如需要實現的類非常多，如何去維護，怎樣減低開發成本。但這些問題都可以在後續的設計模式結合使用中，逐步降低。

模擬發獎多種商品

爲了可以讓整個學習的案例更加貼近實際開發，這裏模擬互聯網中在營銷場景下的業務。由於營銷場景的複雜、多變、臨時的特性，它所需要的設計需要更加深入，否則會經常面臨各種緊急CRUD操作，從而讓代碼結構混亂不堪，難以維護。

在營銷場景中經常會有某個用戶做了一些操作；打卡、分享、留言、邀請註冊等等，進行返利積分，最後通過積分在兌換商品，從而促活和拉新。

那麼在這裏我們模擬積分兌換中的發放多種類型商品，假如現在我們有如下三種類型的商品接口；

序號	類型	接口
1	優惠券	`CouponResult sendCoupon(String uId, String couponNumber, String uuid)`
2	實物商品	`Boolean deliverGoods(DeliverReq req)`
3	第三方愛奇藝兌換卡	`void grantToken(String bindMobileNumber, String cardId)`

從以上接口來看有如下信息：

三個接口返回類型不同，有對象類型、布爾類型、還有一個空類型。
入參不同，發放優惠券需要仿重、兌換卡需要卡ID、實物商品需要發貨位置(對象中含有)。
另外可能會隨着後續的業務的發展，會新增其他種商品類型。因爲你所有的開發需求都是隨着業務對市場的拓展而帶來的。

用一坨坨代碼實現

如果不考慮任何擴展性，只爲了儘快滿足需求，那麼對這麼幾種獎勵發放只需使用ifelse語句判斷，調用不同的接口即可滿足需求。可能這也是一些剛入門編程的小夥伴，常用的方式。接下來我們就先按照這樣的方式來實現業務的需求。

1. 工程結構

itstack-demo-design-1-01
└── src
    ├── main
    │   └── java
    │       └── org.itstack.demo.design
    │           ├── AwardReq.java
    │           ├── AwardRes.java
    │           └── PrizeController.java 
    └── test
         └── java
             └── org.itstack.demo.design.test
                 └── ApiTest.java

工程結構上非常簡單，一個入參對象 AwardReq 、一個出參對象 AwardRes，以及一個接口類 PrizeController

2. ifelse實現需求

public class PrizeController {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PrizeController.class);

    public AwardRes awardToUser(AwardReq req) {
        String reqJson = JSON.toJSONString(req);
        AwardRes awardRes = null;
        try {
            logger.info("獎品發放開始{}。req:{}", req.getuId(), reqJson);
            // 按照不同類型方法商品[1優惠券、2實物商品、3第三方兌換卡(愛奇藝)]
            if (req.getAwardType() == 1) {
                CouponService couponService = new CouponService();
                CouponResult couponResult = couponService.sendCoupon(req.getuId(), req.getAwardNumber(), req.getBizId());
                if ("0000".equals(couponResult.getCode())) {
                    awardRes = new AwardRes("0000", "發放成功");
                } else {
                    awardRes = new AwardRes("0001", couponResult.getInfo());
                }
            } else if (req.getAwardType() == 2) {
                GoodsService goodsService = new GoodsService();
                DeliverReq deliverReq = new DeliverReq();
                deliverReq.setUserName(queryUserName(req.getuId()));
                deliverReq.setUserPhone(queryUserPhoneNumber(req.getuId()));
                deliverReq.setSku(req.getAwardNumber());
                deliverReq.setOrderId(req.getBizId());
                deliverReq.setConsigneeUserName(req.getExtMap().get("consigneeUserName"));
                deliverReq.setConsigneeUserPhone(req.getExtMap().get("consigneeUserPhone"));
                deliverReq.setConsigneeUserAddress(req.getExtMap().get("consigneeUserAddress"));
                Boolean isSuccess = goodsService.deliverGoods(deliverReq);
                if (isSuccess) {
                    awardRes = new AwardRes("0000", "發放成功");
                } else {
                    awardRes = new AwardRes("0001", "發放失敗");
                }
            } else if (req.getAwardType() == 3) {
                String bindMobileNumber = queryUserPhoneNumber(req.getuId());
                IQiYiCardService iQiYiCardService = new IQiYiCardService();
                iQiYiCardService.grantToken(bindMobileNumber, req.getAwardNumber());
                awardRes = new AwardRes("0000", "發放成功");
            }
            logger.info("獎品發放完成{}。", req.getuId());
        } catch (Exception e) {
            logger.error("獎品發放失敗{}。req:{}", req.getuId(), reqJson, e);
            awardRes = new AwardRes("0001", e.getMessage());
        }

        return awardRes;
    }

    private String queryUserName(String uId) {
        return "花花";
    }

    private String queryUserPhoneNumber(String uId) {
        return "15200101232";
    }

}

如上就是使用 ifelse 非常直接的實現出來業務需求的一坨代碼，如果僅從業務角度看，研發如期甚至提前實現了功能。
那這樣的代碼目前來看並不會有什麼問題，但如果在經過幾次的迭代和拓展，接手這段代碼的研發將十分痛苦。重構成本高需要理清之前每一個接口的使用，測試迴歸驗證時間長，需要全部驗證一次。這也就是很多人並不願意接手別人的代碼，如果接手了又被壓榨開發時間。那麼可想而知這樣的 ifelse 還會繼續增加。

3. 測試驗證

寫一個單元測試來驗證上面編寫的接口方式，養成單元測試的好習慣會爲你增強代碼質量。

編寫測試類：

@Test
public void test_awardToUser() {
    PrizeController prizeController = new PrizeController();
    System.out.println("\r\n模擬發放優惠券測試\r\n");
    // 模擬發放優惠券測試
    AwardReq req01 = new AwardReq();
    req01.setuId("10001");
    req01.setAwardType(1);
    req01.setAwardNumber("EGM1023938910232121323432");
    req01.setBizId("791098764902132");
    AwardRes awardRes01 = prizeController.awardToUser(req01);
    logger.info("請求參數：{}", JSON.toJSON(req01));
    logger.info("測試結果：{}", JSON.toJSON(awardRes01));
    System.out.println("\r\n模擬方法實物商品\r\n");
    // 模擬方法實物商品
    AwardReq req02 = new AwardReq();
    req02.setuId("10001");
    req02.setAwardType(2);
    req02.setAwardNumber("9820198721311");
    req02.setBizId("1023000020112221113");
    Map<String,String> extMap = new HashMap<String,String>();
    extMap.put("consigneeUserName", "謝飛機");
    extMap.put("consigneeUserPhone", "15200292123");
    extMap.put("consigneeUserAddress", "吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109");
    req02.setExtMap(extMap);

    commodityService_2.sendCommodity("10001","9820198721311","1023000020112221113", extMap);

    AwardRes awardRes02 = prizeController.awardToUser(req02);
    logger.info("請求參數：{}", JSON.toJSON(req02));
    logger.info("測試結果：{}", JSON.toJSON(awardRes02));
    System.out.println("\r\n第三方兌換卡(愛奇藝)\r\n");
    AwardReq req03 = new AwardReq();
    req03.setuId("10001");
    req03.setAwardType(3);
    req03.setAwardNumber("AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio");
    AwardRes awardRes03 = prizeController.awardToUser(req03);
    logger.info("請求參數：{}", JSON.toJSON(req03));
    logger.info("測試結果：{}", JSON.toJSON(awardRes03));
}

結果：

模擬發放優惠券測試

22:17:55.668 [main] INFO  o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放開始10001。req:{"awardNumber":"EGM1023938910232121323432","awardType":1,"bizId":"791098764902132","uId":"10001"}
模擬發放優惠券一張：10001,EGM1023938910232121323432,791098764902132
22:17:55.671 [main] INFO  o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放完成10001。
22:17:55.673 [main] INFO  org.itstack.demo.test.ApiTest - 請求參數：{"uId":"10001","bizId":"791098764902132","awardNumber":"EGM1023938910232121323432","awardType":1}
22:17:55.674 [main] INFO  org.itstack.demo.test.ApiTest - 測試結果：{"code":"0000","info":"發放成功"}

模擬方法實物商品

22:17:55.675 [main] INFO  o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放開始10001。req:{"awardNumber":"9820198721311","awardType":2,"bizId":"1023000020112221113","extMap":{"consigneeUserName":"謝飛機","consigneeUserPhone":"15200292123","consigneeUserAddress":"吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109"},"uId":"10001"}
模擬發貨實物商品一個：{"consigneeUserAddress":"吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109","consigneeUserName":"謝飛機","consigneeUserPhone":"15200292123","orderId":"1023000020112221113","sku":"9820198721311","userName":"花花","userPhone":"15200101232"}
22:17:55.677 [main] INFO  o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放完成10001。
22:17:55.677 [main] INFO  org.itstack.demo.test.ApiTest - 請求參數：{"extMap":{"consigneeUserName":"謝飛機","consigneeUserAddress":"吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109","consigneeUserPhone":"15200292123"},"uId":"10001","bizId":"1023000020112221113","awardNumber":"9820198721311","awardType":2}
22:17:55.677 [main] INFO  org.itstack.demo.test.ApiTest - 測試結果：{"code":"0000","info":"發放成功"}

第三方兌換卡(愛奇藝)

22:17:55.678 [main] INFO  o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放開始10001。req:{"awardNumber":"AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio","awardType":3,"uId":"10001"}
模擬發放愛奇藝會員卡一張：15200101232，AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio
22:17:55.678 [main] INFO  o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放完成10001。
22:17:55.678 [main] INFO  org.itstack.demo.test.ApiTest - 請求參數：{"uId":"10001","awardNumber":"AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio","awardType":3}
22:17:55.678 [main] INFO  org.itstack.demo.test.ApiTest - 測試結果：{"code":"0000","info":"發放成功"}

Process finished with exit code 0

運行結果正常，滿足當前所有業務產品需求，寫的還很快。但！實在難以爲維護！

工廠模式優化代碼

接下來使用工廠方法模式來進行代碼優化，也算是一次很小的重構。整理重構會你會發現代碼結構清晰了、也具備了下次新增業務需求的擴展性。但在實際使用中還會對此進行完善，目前的只是抽離出最核心的部分體現到你面前，方便學習。

1. 工程結構

itstack-demo-design-1-02
└── src
    ├── main
    │   └── java
    │       └── org.itstack.demo.design
    │           ├── store    
    │           │   ├── impl
    │           │   │   ├── CardCommodityService.java
    │           │   │   ├── CouponCommodityService.java 
    │           │   │   └── GoodsCommodityService.java  
    │           │   └── ICommodity.java
    │           └── StoreFactory.java 
    └── test
         └── java
             └── org.itstack.demo.design.test
                 └── ApiTest.java

首先，從上面的工程結構中你是否一些感覺，比如；它看上去清晰了、這樣分層可以更好擴展了、似乎可以想象到每一個類做了什麼。
如果還不能理解爲什麼這樣修改，也沒有關係。因爲你是在通過這樣的文章，來學習設計模式的魅力。並且再獲取源碼後，進行實際操作幾次也就慢慢掌握了工廠模式的技巧。

2. 代碼實現

2.1 定義發獎接口

public interface ICommodity {

    void sendCommodity(String uId, String commodityId, String bizId, Map<String, String> extMap) throws Exception;

}

所有的獎品無論是實物、虛擬還是第三方，都需要通過我們的程序實現此接口進行處理，以保證最終入參出參的統一性。
接口的入參包括；用戶ID、獎品ID、業務ID以及擴展字段用於處理髮放實物商品時的收穫地址。

2.2 實現獎品發放接口

優惠券

public class CouponCommodityService implements ICommodity {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CouponCommodityService.class);

    private CouponService couponService = new CouponService();

    public void sendCommodity(String uId, String commodityId, String bizId, Map<String, String> extMap) throws Exception {
        CouponResult couponResult = couponService.sendCoupon(uId, commodityId, bizId);
        logger.info("請求參數[優惠券] => uId：{} commodityId：{} bizId：{} extMap：{}", uId, commodityId, bizId, JSON.toJSON(extMap));
        logger.info("測試結果[優惠券]：{}", JSON.toJSON(couponResult));
        if (!"0000".equals(couponResult.getCode())) throw new RuntimeException(couponResult.getInfo());
    }

}

實物商品

public class GoodsCommodityService implements ICommodity {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(GoodsCommodityService.class);

    private GoodsService goodsService = new GoodsService();

    public void sendCommodity(String uId, String commodityId, String bizId, Map<String, String> extMap) throws Exception {
        DeliverReq deliverReq = new DeliverReq();
        deliverReq.setUserName(queryUserName(uId));
        deliverReq.setUserPhone(queryUserPhoneNumber(uId));
        deliverReq.setSku(commodityId);
        deliverReq.setOrderId(bizId);
        deliverReq.setConsigneeUserName(extMap.get("consigneeUserName"));
        deliverReq.setConsigneeUserPhone(extMap.get("consigneeUserPhone"));
        deliverReq.setConsigneeUserAddress(extMap.get("consigneeUserAddress"));

        Boolean isSuccess = goodsService.deliverGoods(deliverReq);

        logger.info("請求參數[優惠券] => uId：{} commodityId：{} bizId：{} extMap：{}", uId, commodityId, bizId, JSON.toJSON(extMap));
        logger.info("測試結果[優惠券]：{}", isSuccess);

        if (!isSuccess) throw new RuntimeException("實物商品發放失敗");
    }

    private String queryUserName(String uId) {
        return "花花";
    }

    private String queryUserPhoneNumber(String uId) {
        return "15200101232";
    }

}

第三方兌換卡

public class CardCommodityService implements ICommodity {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CardCommodityService.class);

    // 模擬注入
    private IQiYiCardService iQiYiCardService = new IQiYiCardService();

    public void sendCommodity(String uId, String commodityId, String bizId, Map<String, String> extMap) throws Exception {
        String mobile = queryUserMobile(uId);
        iQiYiCardService.grantToken(mobile, bizId);
        logger.info("請求參數[愛奇藝兌換卡] => uId：{} commodityId：{} bizId：{} extMap：{}", uId, commodityId, bizId, JSON.toJSON(extMap));
        logger.info("測試結果[愛奇藝兌換卡]：success");
    }

    private String queryUserMobile(String uId) {
        return "15200101232";
    }

}

從上面可以看到每一種獎品的實現都包括在自己的類中，新增、修改或者刪除都不會影響其他獎品功能的測試，降低迴歸測試的可能。
後續在新增的獎品只需要按照此結構進行填充即可，非常易於維護和擴展。
在統一了入參以及出參後，調用方不在需要關心獎品發放的內部邏輯，按照統一的方式即可處理。

2.3 創建商店工廠

public class StoreFactory {

    public ICommodity getCommodityService(Integer commodityType) {
        if (null == commodityType) return null;
        if (1 == commodityType) return new CouponCommodityService();
        if (2 == commodityType) return new GoodsCommodityService();
        if (3 == commodityType) return new CardCommodityService();
        throw new RuntimeException("不存在的商品服務類型");
    }

}

這裏我們定義了一個商店的工廠類，在裏面按照類型實現各種商品的服務。可以非常乾淨整潔的處理你的代碼，後續新增的商品在這裏擴展即可。如果你不喜歡if判斷，也可以使用switch或者map配置結構，會讓代碼更加乾淨。
另外很多代碼檢查軟件和編碼要求，不喜歡if語句後面不寫擴展，這裏是爲了更加乾淨的向你體現邏輯。在實際的業務編碼中可以添加括號。

3. 測試驗證

編寫測試類：

@Test
public void test_commodity() throws Exception {
    StoreFactory storeFactory = new StoreFactory();
    // 1. 優惠券
    ICommodity commodityService_1 = storeFactory.getCommodityService(1);
    commodityService_1.sendCommodity("10001", "EGM1023938910232121323432", "791098764902132", null);
    // 2. 實物商品
    ICommodity commodityService_2 = storeFactory.getCommodityService(2);
    
    Map<String,String> extMap = new HashMap<String,String>();
    extMap.put("consigneeUserName", "謝飛機");
    extMap.put("consigneeUserPhone", "15200292123");
    extMap.put("consigneeUserAddress", "吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109");

    commodityService_2.sendCommodity("10001","9820198721311","1023000020112221113", extMap);
    // 3. 第三方兌換卡(愛奇藝)
    ICommodity commodityService_3 = storeFactory.getCommodityService(3);
    commodityService_3.sendCommodity("10001","AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio",null,null);
}

結果：

模擬發放優惠券一張：10001,EGM1023938910232121323432,791098764902132
22:48:10.922 [main] INFO  o.i.d.d.s.i.CouponCommodityService - 請求參數[優惠券] => uId：10001 commodityId：EGM1023938910232121323432 bizId：791098764902132 extMap：null
22:48:10.957 [main] INFO  o.i.d.d.s.i.CouponCommodityService - 測試結果[優惠券]：{"code":"0000","info":"發放成功"}
模擬發貨實物商品一個：{"consigneeUserAddress":"吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109","consigneeUserName":"謝飛機","consigneeUserPhone":"15200292123","orderId":"1023000020112221113","sku":"9820198721311","userName":"花花","userPhone":"15200101232"}
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Process finished with exit code 0

運行結果正常，既滿足了業務產品需求，也滿足了自己對代碼的追求。這樣的代碼部署上線運行，內心不會恐慌，不會覺得半夜會有電話。
另外從運行測試結果上也可以看出來，在進行封裝後可以非常清晰的看到一整套發放獎品服務的完整性，統一了入參、統一了結果。

七、總結

從上到下的優化來看，工廠方法模式並不複雜，甚至這樣的開發結構在你有所理解後，會發現更加簡單了。
那麼這樣的開發的好處知道後，也可以總結出來它的優點；避免創建者與具體的產品邏輯耦合、滿足單一職責，每一個業務邏輯實現都在所屬自己的類中完成、滿足開閉原則，無需更改使用調用方就可以在程序中引入新的產品類型。但這樣也會帶來一些問題，比如有非常多的獎品類型，那麼實現的子類會極速擴張。因此也需要使用其他的模式進行優化，這些在後續的設計模式中會逐步涉及到。
從案例入手看設計模式往往要比看理論學的更加容易，因爲案例是縮短理論到上手的最佳方式，如果你已經有所收穫，一定要去嘗試實操。

Java 23種設計模式系列之——實戰工廠方法模式

設計模式的分類

前言

開發環境

工廠方法模式介紹

模擬發獎多種商品

用一坨坨代碼實現

1. 工程結構

2. ifelse實現需求

3. 測試驗證

工廠模式優化代碼

1. 工程結構

2. 代碼實現

3. 測試驗證

七、總結

美團一面：項目中有 10000 個 if else 如何優化？想了半天，被問懵了！

京東面試：如何進行JVM調優？

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