函數式編程讓你忘記設計模式

本文是一篇《Java 8實戰》的閱讀筆記，閱讀大約需要5分鐘。有點標題黨，但是這確實是我最近使用Lambda表達式的感受。設計模式是過去的一些好的經驗和套路的總結，但是好的語言特性可以讓開發者不去考慮這些設計模式。面向對象常見的設計模式有策略模式、模板方法、觀察者模式、責任鏈模式以及工廠模式，使用 ...

本文是一篇《Java 8實戰》的閱讀筆記，閱讀大約需要5分鐘。

有點標題黨，但是這確實是我最近使用Lambda表達式的感受。設計模式是過去的一些好的經驗和套路的總結，但是好的語言特性可以讓開發者不去考慮這些設計模式。面向對象常見的設計模式有策略模式、模板方法、觀察者模式、責任鏈模式以及工廠模式，使用Lambda表達式（函數式編程思維）有助於避免面向對象開發中的那些固定代碼。下麵我們挑選了策略模式和職責鏈模式兩個案例進行分析。

案例1：策略模式

當我們解決一個問題有不同的解法的時候，又不希望客戶感知到這些解法的細節，這種情況下適合使用策略模式。策略模式包括三個部分：

解決問題的演算法（上圖中的Strategy）；
一個或多個該類演算法的具體實現（上圖中的ConcreteStrategyA、ConcreteStrategyB和ConcreteStrategyC）
一個或多個客戶使用場景（上圖中的ClientContext）

面向對象思路

首先定義策略介面，表示排序策略：

public interface ValidationStrategy {
    boolean execute(String s);
}

然後定義具體的實現類（即不同的排序演算法）：

public class IsAllLowerCase implements ValidationStrategy {
    @Override
    public boolean execute(String s) {
        return s.matches("[a-z]+");
    }
}

public class IsNumberic implements ValidationStrategy {
    @Override
    public boolean execute(String s) {
        return s.matches("\\d+");
    }
}

最後定義客戶使用場景，代碼如下圖所示。Validator是為客戶提供服務時使用的上下文環境，每個Valiator對象中都封裝了具體的Strategy對象，在實際工作中，我們可以通過更換具體的Strategy對象來進行客戶服務的升級，而且不需要讓客戶進行升級。

public class Validator {

    private final ValidationStrategy strategy;

    public Validator(ValidationStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    /**
     * 給客戶的介面
     */
    public boolean validate(String s) {
        return strategy.execute(s);
    }
}

public class ClientTestDrive {

    public static void main(String[] args) {
        Validator numbericValidator = new Validator(new IsNumberic());
        boolean res1 = numbericValidator.validate("7780");
        System.out.println(res1);

        Validator lowerCaseValidator = new Validator(new IsAllLowerCase());
        boolean res2 = lowerCaseValidator.validate("aaaddd");
        System.out.println(res2);
    }
}

函數式編程思路

如果使用Lambda表達式考慮，你會發現ValidationStrategy就是一個函數介面（還與Predicate具有同樣的函數描述），那麼就不需要定義上面那些實現類了，可以直接用下麵的代碼替換，原因是Lambda表達式內部已經對這些類進行了一定的封裝。

public class ClientTestDrive {

    public static void main(String[] args) {
        Validator numbericValidator = new Validator((String s) -> s.matches("\\d+"));
        boolean res1 = numbericValidator.validate("7789");
        System.out.println(res1);

        Validator lowerCaseValidator = new Validator((String s) -> s.matches("[a-z]+"));
        boolean res2 = lowerCaseValidator.validate("aaaddd");
        System.out.println(res2);
    }
}

案例2：責任鏈模式

在某些場景下，需要對一個對象做一系列的工作，這些工作分別是由不同的類完成的，這時候就比較適合使用責任鏈模式。責任鏈模式的主要組成部分包括三個：

管理操作序列的抽象類，在該抽象類里有會有一個對象記錄當前對象的後繼操作對象；
一些具體的操作對象，這些操作對象會以一個鏈表的形式組織起來
一個使用該模式的客戶端組件，該組件只需要跟一個組件打交道就好，不需要跟很多個操作對象耦合在一起。

面向對象思路

首先看下我們這裡定義了一個抽象類ProcessingObject，其中successor欄位用於管理該對象的後繼操作對象；handle介面作為對外提供服務的介面；handleWork作為實際處理對象的操作方法。

public abstract class ProcessingObject<T> {

    protected ProcessingObject<T> successor;
    
    public void setSuccessor(ProcessingObject<T> successor) {
        this.successor = successor;
    }

    public T handler(T input) {
        T r = handleWork(input);
        if (successor != null) {
            return successor.handler(r);
        }
        return r;
    }

    abstract protected T handleWork(T input);
}

接下來可以定義兩個具體的操作對象，如下麵代碼所示。PS：這裡《Java 8實戰》書中用的是replaceAll方法是不太合適的，這個點可以參考我們之前的文章——020：舉幾個String的API以及案例。

public class HeaderTextProcessing extends ProcessingObject<String> {
    @Override
    protected String handleWork(String input) {
        return "From Raoul, Mario and Alan: " + input;
    }
}

public class SpellCheckerProcessing extends ProcessingObject<String> {
    @Override
    protected String handleWork(String input) {
        return input.replace("labda", "lambda");
    }
}

最後，你就可以在Client中將這上面兩個具體的操作類對象構成一個操作序列，參見下麵的代碼：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ProcessingObject<String> p1 = new HeaderTextProcessing();
        ProcessingObject<String> p2 = new SpellCheckerProcessing();

        p1.setSuccessor(p2);

        String result = p1.handler("Aren't labdas really sexy?!!");
        System.out.println(result);
    }
}

函數式編程思路

如果使用函數式編程思維，那麼職責鏈模式就直接了——y=f(x)和z=g(x)這兩個方法都是要對x做處理，那麼如果將這兩個函數組合在一起，就會形成r=f(g(x))的情況，也就是可以使用Lambda表達式中的addThen來串聯起多個處理過程。

public class ClientWithLambda {
    public static void main(String[] args) {
        UnaryOperator<String> headerProcessing = (String text) -> "From Raoul, Mario and Alan: " + text;

        UnaryOperator<String> spellCheckProcessing = (String text) -> text.replace("labda", "lambda");

        Function<String, String> function = headerProcessing.andThen(spellCheckProcessing);

        String result = function.apply("Aren't labdas really sexy?!!");
        System.out.println(result);

        UnaryOperator<String> hhhhhProcessing = (String text) -> text.concat("hhhh");
        Function<String, String> function1 = function.andThen(hhhhhProcessing);
        String result1 = function1.apply("Aren't labdas really sexy?!!");
        System.out.println(result1);
    }
}

上面是利用Java原生的Lambda表達式實現的職責鏈模式，我們也可以使用前面一篇文章——vavr：讓你像寫Scala一樣寫Java中介紹過的vavr庫來實現，代碼如下所示：

public class ClientWithVavr {
    public static void main(String[] args) {
        Function1<String, String> headerProcessing = (String text) -> "From Raoul, Mario and Alan: " + text;
        Function1<String, String> specllCheckProcessing = (String text) -> text.replace("labda", "lambda");

        Function1<String, String> function = headerProcessing.compose(specllCheckProcessing);
        String result = function.apply("Aren't labdas really sexy?!!");
        System.out.println(result);
    }
}