《Android源码设计模式解析》读书笔记——Android中你应该知道的设计模式

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裸奔的凯子哥
0.2 2015.12.13 18:07* 字数 3702

断断续续的,《Android源码设计模式解析》也看了一遍,书中提到了很多的设计模式,但是有部分在开发中见到的几率很小,所以掌握不了也没有太大影响。

我觉得这本书的最大价值有两点,一个是从设计模式的角度去理解Android源码,结合着日常开发中的常用类,对设计模式的理解会更加的深刻;另外一个好处就是了解常用模式,再看其他人写的代码的时候,更容易理解代码思路。下面是我的读书笔记和一些思考,设计模式只整理我认为重要的部分。

建造者模式

建造者模式最明显的标志就是Build类,而在Android中最常用的就是Dialog的构建,Notification的构建也是标准的建造者模式。

建造者模式很好理解,如果一个类的构造需要很多参数,而且这些参数并不都是必须的,那么这种情况下就比较适合Builder。

比如构建一个AlertDialog,标题、内容、取消按钮、确定按钮、中立按钮,你可能只需要单独设置几个属性即可;另外在我的OkHttpPlus项目中,构造一个Http请求也是这样的,有可能你只需要设置URL,有可能需要添加请求参数、Http Header等,这个时候建造者模式也是比较合适的。

单例模式

单例在Android开发中经常用到,但是表现形式可能不太一样。

以ActivityManager等系统服务来说,是通过静态代码块的形式实现单例,在首次加载类文件时,生成单例对象,然后保存在Cache中,之后的使用都是直接从Cache中获取。

class ContextImpl extends Context {

    static {
        registerService(ACTIVITY_SERVICE, new ServiceFetcher() {
                public Object createService(ContextImpl ctx) {
                    return new ActivityManager(ctx.getOuterContext(),       ctx.mMainThread.getHandler());
                }});
    }
}

当然,还有更加明显的例子,比如AccessibilityManager内部自己也保证了单例,使用getInstance获取单例对象。

 public static AccessibilityManager getInstance(Context context) {
        synchronized (sInstanceSync) {
            if (sInstance == null) {
               
               ......
               
                IBinder iBinder = ServiceManager.getService(Context.ACCESSIBILITY_SERVICE);
                IAccessibilityManager service = iBinder == null
                        ? null : IAccessibilityManager.Stub.asInterface(iBinder);
                sInstance = new AccessibilityManager(context, service, userId);
            }
        }
        return sInstance;
    }

除此之外,还有一些伪单例,比如Application,默认情况下在一个进程中只存在一个实例,但是Application不能算是单例,因为它的构造方法未私有,你可以生成多个Application实例,但是没有用,你没有通过attach()绑定相关信息,没有上下文环境。

public Application() {
        super(null);
    }

单例的使用场景也很简单,就是一个App只需要存在一个类实例的情况,或者是类的初始化操作比较耗费资源的情况。在很多开源框架中,我们只需要一个对象即可完成工作,比如各种网络框架和图片加载库。

除此之外,因为单例的实现方式很多,比如懒汉式、饿汉式、静态内部类、双重锁检查、枚举等方式,所以要清楚每种实现方式的主要特点和使用场景。

原型模式

原型模式在开发中使用的并不多,但是在源码中却有所体现。

书中以Intent介绍了原型模式,是通过实现Cloneable接口来做的

public class Intent implements Parcelable, Cloneable {
    @Override
        public Object clone() {
         return new Intent(this);
        }
    }

其实这样来看的话,原型模式也比较好理解,就是你想更快的获取到一个相同属性的对象,那么就可以使用原型模式,比如这里就获取到了一个Intent对象,Intent里面的属性与被clone的相同,但是两者并无关联,可以单独使用。

除了实现Cloneable接口,你完全可以自己定义一个方法,来获取一个对象。我这里以PhoneLayoutInflater为例子介绍。

PhoneLayoutInflater是LayoutInflater的子类,如果我们在Activity中获取LayoutInflate的话,是通过下面方法

 @Override public Object getSystemService(String name) {
        if (LAYOUT_INFLATER_SERVICE.equals(name)) {
            if (mInflater == null) {
                mInflater = LayoutInflater.from(getBaseContext()).cloneInContext(this);
            }
            return mInflater;
        }
        return getBaseContext().getSystemService(name);
    }

可以看到,如果为null,就会调用cloneInContext(),这个方法在LayoutInflate是抽象方法,具体实现在PhoneLayoutInflater中

  public LayoutInflater cloneInContext(Context newContext) {
        return new PhoneLayoutInflater(this, newContext);
    }

可以看到,这也是一个原型模式,所以我们不要太纠结于形式,更重要的是理解这样做的好处。

除了在源码中可以看到原型模式,在开源框架中也可以看到,比如OkHttpClient中就存在着下面的方法

/** Returns a shallow copy of this OkHttpClient. */
  @Override public OkHttpClient clone() {
    return new OkHttpClient(this);
  }

可以看到,实现和前面的完全相同,也是new了一个对象返回,因为OkHttpClient的构造过程比较复杂,参数众多,所以用这种方式来直接生成新对象,成本很低,而且能保留之前对象的参数设置。

工厂方法模式

书中对于工厂方法模式的一个观点很新奇,就是Activity.onCreate()可以看做是工厂方法模式,来生成不同的View对象填充界面。

但是我对这个说法不太苟同,原因有两点:一是这种形式不太符合工厂方法,没有抽象,没有实现,不符合一般格式,也不是静态方法,不可看做是静态工厂方法;二是没有以生成对象为结果,即不是return view来生成对象,只是通过setContentView()来设置了属性而已。这就像是给一个Activity设置了背景颜色一样。当然,设计模式这东西一个人有一个人的看法。

静态工厂方法在Android中比较明显的例子应该就是BitmapFactory了,通过各种decodeXXX()就可以从不同渠道获得Bitmap对象,这里不再赘述。

策略模式

在书中策略模式讲得非常好,结合动画的插值器用法,我们可以很好的理解策略模式的形式和用法。

在我看来,策略模式就相当于一个影碟机,你往里面插什么碟子,就能放出什么电影。

同样,在OkHttpPlus的封装中,为了对网络返回值进行解析,我使用了策略模式。当然我写代码的时候还不知道策略模式,是写完了之后突然想到,这就是策略模式啊!

策略模式的精髓就在于,你传入一个类,后面的处理就能按照这个类的实现去做。以动画为例,设置不同的插值器对象,就可以得到不同的变化曲线;以返回值解析为例,传入什么样的解析器,就可以把二进制数据转换成什么格式的数据,比如String、Json、XML。

责任链模式

书中对于责任链模式选取的例子非常有代表性,那就是Android的触摸机制,这个看法让我从另一个维度去理解Android中的触摸事件传递。

我在这里提到这个模式,并不想说太多,只是简单的推荐你读一下这一章的内容,相信你也会有收获的。

观察者模式

Android中的观察者模式应该是用的非常频繁的一种模式了,对于这个模式的使用场景就一句话:你想在某个对象发生变化时,立刻收到通知。

书中介绍观察者模式使用的是ListView的Adapter为例子,我之前知道Adapter属于适配器模式,不知道这里还有观察者模式的身影,学到了。

Android里面的各种监听器,也都属于观察者模式,比如触摸、点击、按键等,ContentProvider和广播接收者也有观察者模式的身影,可以说是无处不在。

除此之外,现在很多基于观察者模式的第三方框架也是非常多,比如EventBus、RxJava等等,都是对观察者模式的深入使用,感兴趣的同学可以研究一下。

模板方法模式

这个模式我之前见的比较少,但是理解之后,就会发现这个模式很简单。

我觉得,模板方法模式的使用场景也是一句话:流程确定,具体实现细节由子类完成。

这里要关注一下『流程』这个关键字,随便拿一个抽象类,都符合"具体实现细节由子类完成"的要求,关键就在于是否有流程,有了流程,就叫模板方法模式,没有流程,就是抽象类的实现。

书中讲这个模式用的是AsyncTask,各个方法之间的执行符合流程,具体实现由我们完成,非常经典。

另外一个方面,Activity的生命周期方法可以看做是模板方法模式,各个生命周期方法都是有顺序的,具体实现我们可以重写,是不是和前面的要求很符合?关于这方面的理解,可以参考我的这篇文章:对Activity生命周期的理解

除了Android里面的模板方法模式,在其他开源项目中也存在着这个模式的运用。比如鸿洋的OkHttp-Utils项目,就是模板方法模式的典型实现。将一个Http请求的过程分割成几部分,比如获取URL,获取请求头,拼接请求信息等步骤,这几个步骤之前有先后顺序,就可以这样来做。

代理模式和装饰器模式

之所以把这两个放在一起说,是因为这两种模式很像,所以这里简单介绍下他们之间的区别,主要有两点。

  1. 装饰器模式关注于在一个对象上动态的添加方法,而代理模式关注于控制对对象的访问
  2. 代理模式,代理类可以对它的客户隐藏一个对象的具体信息。因此,当使用代理模式的时候,我们常常在一个代理类中创建一个对象的实例。而当我们使用装饰器模式的时候,通常的做法是将原始对象作为一个参数传给装饰者的构造器

这两句话可能不太好理解,没关系,下面看个例子。

代理模式会持有被代理对象的实例,而这个实例一般是作为成员变量直接存在于代理类中的,即不需要额外的赋值。

比如说WindowManagerImpl就是一个代理类,虽然名字上看着不像,但是它代理的是WindowManagerGlobal对象。从下面的代码中就可以看出来。

public final class WindowManagerImpl implements WindowManager {
    private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance();
    private final Display mDisplay;
    private final Window mParentWindow;
    
    ......

    @Override
    public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
        mGlobal.addView(view, params, mDisplay, mParentWindow);
    }

    @Override
    public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
        mGlobal.updateViewLayout(view, params);
    }

    @Override
    public void removeView(View view) {
        mGlobal.removeView(view, false);
    }

    @Override
    public void removeViewImmediate(View view) {
        mGlobal.removeView(view, true);
    }

    @Override
    public Display getDefaultDisplay() {
        return mDisplay;
    }
}

从上面的代码中可以看出,大部分WindowManagerImpl的方法都是通过WindowManagerGlobal实现的,而WindowManagerGlobal对象不需要额外的赋值,就存在于WindowManagerImpl中。另外,WindowManagerGlobal中其实有大量的方法,但是通过WindowManagerImpl代理之后,都没有暴露出来,对开发者是透明的。

我们再来看一下装饰器模式。装饰器模式的目的不在于控制访问,而是扩展功能,相比于继承基类来扩展功能,使用装饰器模式更加的灵活。

书中是以Context和它的包装类ContextWrapper讲解的,也非常的典型,我这里就不在赘述了,贴出一些代码来说明装饰器模式的形式。

public class ContextWrapper extends Context {
    Context mBase;

    public ContextWrapper(Context base) {
        mBase = base;
    }
}

但是还有一个问题,就是在ContextWrapper中,所有方法的实现都是通过mBase来实现的,形式上是对上号了,说好的扩展功能呢?

功能扩展其实是在ContextWrapper的子类ContextThemeWrapper里面。

在ContextWrapper里面,获取系统服务是直接通过mBase完成的

@Override
    public Object getSystemService(String name) {
        return mBase.getSystemService(name);
    }

但是在ContextThemeWrapper里面,对这个方法进行了重写,完成了功能扩展

@Override public Object getSystemService(String name) {
        if (LAYOUT_INFLATER_SERVICE.equals(name)) {
            if (mInflater == null) {
                mInflater = LayoutInflater.from(getBaseContext()).cloneInContext(this);
            }
            return mInflater;
        }
        return getBaseContext().getSystemService(name);
    }

当然,如果不存在功能扩展就不算是装饰器模式了吗?其实设计模式本来就是『仁者见仁,智者见智』的事情,只要你能理解这个意思就好。

外观模式

外观模式可能看到的比较少,但是其实不经意间你就用到了。

这里以我的一个开源项目KLog来说吧,在最开始写这个类的时候,就只有KLog这一个类,完成基本的Log打印功能,后来又添加了JSON解析、XML解析、Log信息存储等功能,这个时候一个类就不太合适了,于是我把JSON、XML、FILE操作相关的代码抽取到单独的类中,比如JSON打印的代码

public class JsonLog {

    public static void printJson(String tag, String msg, String headString) {

        String message;

        try {
            if (msg.startsWith("{")) {
                JSONObject jsonObject = new JSONObject(msg);
                message = jsonObject.toString(KLog.JSON_INDENT);
            } else if (msg.startsWith("[")) {
                JSONArray jsonArray = new JSONArray(msg);
                message = jsonArray.toString(KLog.JSON_INDENT);
            } else {
                message = msg;
            }
        } catch (JSONException e) {
            message = msg;
        }

        Util.printLine(tag, true);
        message = headString + KLog.LINE_SEPARATOR + message;
        String[] lines = message.split(KLog.LINE_SEPARATOR);
        for (String line : lines) {
            Log.d(tag, "║ " + line);
        }
        Util.printLine(tag, false);
    }
}

代码很简单,就一个方法,但是在使用的时候,无论打印哪种格式,都是这样使用的

//普通打印
 KLog.d(LOG_MSG);
 //JSON格式打印
 KLog.json(JSON);
 //XML格式打印
 KLog.xml(XML);

可以看到,虽然功能不同,但是都通过KLog这个类进行了封装,用户只知道用KLog这个类能完成所有需求即可,完全不需要知道代码实现是几个类完成的。

实际上,在KLog内部,是多个类共同完成打印功能的。

 private static void printLog(int type, String tagStr, Object... objects) {

        if (!IS_SHOW_LOG) {
            return;
        }

        String[] contents = wrapperContent(tagStr, objects);
        String tag = contents[0];
        String msg = contents[1];
        String headString = contents[2];

        switch (type) {
            case V:
            case D:
            case I:
            case W:
            case E:
            case A:
                BaseLog.printDefault(type, tag, headString + msg);
                break;
            case JSON:
                JsonLog.printJson(tag, msg, headString);
                break;
            case XML:
                XmlLog.printXml(tag, msg, headString);
                break;
        }
    }

但是通过外观模式,这些细节对用户隐藏了,这样如果以后我想更换JSON的解析方式,用户的代码不需要任何改动,这也是这个设计模式的优势所在。

总结

唠唠叨叨的,总算是把这几种设计模式介绍完了,看完这篇文章,你应该就会发现其实Android中的设计模式确实到处都存在,不是缺少设计模式,而是缺少一双发现的眼睛。

当然,设计模式的提出是为了解决特定的问题,当我们遇到类似问题的时候,可以从设计模式的角度思考和解决问题,这应该是我最大的收获吧。

关于我

江湖人称『凯子哥』,Android开发者,喜欢技术分享,热爱开源。

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