工作中常用到的设计模式-任务模型的设计

89 阅读 0 评论 59 点赞

我是靠谱客的博主小巧日记本，最近开发中收集的这篇文章主要介绍工作中常用到的设计模式-任务模型的设计，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

一、概述

我们工作的业务代码从注释、命名、方法和异常等多方面实现整洁代码，但是感觉不够简洁，不够优雅，因为这是设计上的不足，总结就是抽象不够、可读性低、不够健壮。那这些就用到了设计模式。

java本身没有设计模式，但是随着时代的发展，写代码是人多了，他们便总结出了一套能提高开发和维护效率的套路，这就是设计模式。设计模式不是什么教条或者范式，它可以说是一种在特定场景下普适且可复用的解决方案，是一种可以用于提高代码可读性、可扩展性、可维护性的最佳实践。

二、任务模型设计

我目前在职的公司主营业务是智能语音外呼，主要是用机器人语音外呼替代人工，客户上传的数据以一个任务的维度存储，这就涉及外呼任务状态的流转变更，以及状态变更后的消息通知。

// 外呼任务状态枚举
@AllArgsConstructor
@Getter
enum TaskState {
    INIT("未开始"),
    ONGOING( "进行中"),
    PAUSED("暂停中"),
    FINISHED("已完成"),
    EXPIRED("已过期") ;
    
    private final String message;
}
// 外呼行为枚举
@AllArgsConstructor
@Getter
enum ActionType {
    START(1, "开始"),
    STOP(2, "暂停"),
    ACHIEVE(3, "完成"),
    EXPIRE(4, "过期") ;
    private final int code;
    private final String message;
}

状态变更功能代码：

class Task {
    private Long taskId;
    // 任务的默认状态为未开始
    private TaskState state = TaskState.INIT;
    // 活动服务
    private ActivityService activityService;
    // 任务管理器
    private TaskManager taskManager;
    // 使用条件分支进行任务更新
    public void updateState(ActionType actionType) {
        if (state == TaskState.INIT) {
            if (actionType == ActionType.START) {
                state = TaskState.ONGOING;
            }
        } else if (state == TaskState.ONGOING) {
            if (actionType == ActionType.ACHIEVE) {
                state = TaskState.FINISHED;
                // 任务完成后进对外部服务进行通知
                activityService.notifyFinished(taskId);
                taskManager.release(taskId);
            } else if (actionType == ActionType.STOP) {
                state = TaskState.PAUSED;
            } else if (actionType == ActionType.EXPIRE) {
                state = TaskState.EXPIRED;
            }
        } else if (state == TaskState.PAUSED) {
            if (actionType == ActionType.START) {
                state = TaskState.ONGOING;
            } else if (actionType == ActionType.EXPIRE) {
                state = TaskState.EXPIRED;
            }
        }
    }
}

在上述的实现中，updateState方法中完成了2个重要的功能：

接收不同的行为，然后更新当前任务的状态；
当任务完成时，通知任务所属的活动和任务管理器。

缺点：

如果分支变多，这里的代码就会变得臃肿，难以维护，可读性低。
如果增加新的状态时要添加新的if-else语句，那只能在原有代码上修改。

就是以上代码，违背了面向对象编程的开闭原则、单一原则以及迪米特法则。参考我上篇写的设计模式-短信发送策略

这里同样可以通过设计模式去优化。首先是状态流转的控制可以使用状态模式，其次，任务完成时的通知可以用到观察者模式。

状态模式：对有状态的对象，把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。状态模式包含以下主要角色：

环境类（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户端需要的接口，内部维护一个当前状态，并负责具体状态的切换。
抽象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为，可以有一个或多个行为。
具体状态（Concrete State）角色：实现抽象状态所对应的行为，并且在需要的情况下进行状态切换。

// 任务状态抽象接口
interface State {
    // 默认实现，不做任何处理
    default void update(Task task, ActionType actionType) {
        // do nothing
    }
}

// 具体状态任务初始状态
class TaskInit implements State {
    @Override
    public void update(Task task, ActionType actionType) {
        if  (actionType == ActionType.START) {
            task.setState(new TaskOngoing());
        }
    }
}




// 具体状态任务进行状态
class TaskOngoing implements State {
    private ActivityService activityService;
    private TaskManager taskManager; 
    @Override
    public void update(Task task, ActionType actionType) {
        if (actionType == ActionType.ACHIEVE) {
            task.setState(new TaskFinished());
            // 通知
            activityService.notifyFinished(taskId);
            taskManager.release(taskId);
        } else if (actionType == ActionType.STOP) {
            task.setState(new TaskPaused());
        } else if (actionType == ActionType.EXPIRE) {
            task.setState(new TaskExpired());
        }
    }
}



// 具体状态任务暂停状态
class TaskPaused implements State {
    @Override
    public void update(Task task, ActionType actionType) {
        if (actionType == ActionType.START) {
            task.setState(new TaskOngoing());
        } else if (actionType == ActionType.EXPIRE) {
            task.setState(new TaskExpired());
        }
    }
}



// 具体状态任务完成状态
class TaskFinished implements State {

}
// 具体状态任务过期状态
class TaskExpired implements State {

}

//环境类
@Data
class Task {
    private Long taskId;
    // 初始化为初始态
    private State state = new TaskInit();
    // 更新状态
    public void updateState(ActionType actionType) {
        state.update(this, actionType);
    }
}

经过状态模式处理后的任务类的耦合度得到降低，符合开闭原则。状态模式的优点在于符合单一职责原则，状态类职责明确，有利于程序的扩展。

观察者模式：指多个对象间存在一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。这种模式有时又称作发布-订阅模式、模型-视图模式，它是对象行为型模式。观察者模式的主要角色如下。

抽象主题（Subject）角色：也叫抽象目标类，它提供了一个用于保存观察者对象的聚集类和增加、删除观察者对象的方法，以及通知所有观察者的抽象方法。
具体主题（Concrete Subject）角色：也叫具体目标类，它实现抽象目标中的通知方法，当具体主题的内部状态发生改变时，通知所有注册过的观察者对象。
抽象观察者（Observer）角色：它是一个抽象类或接口，它包含了一个更新自己的抽象方法，当接到具体主题的更改通知时被调用。
具体观察者（Concrete Observer）角色：实现抽象观察者中定义的抽象方法，以便在得到目标的更改通知时更新自身的状态。

// 抽象观察者
interface Observer {
    void response(Long taskId); // 反应
}

// 抽象目标
abstract class Subject {
    protected List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
    // 增加观察者方法
    public void add(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    // 删除观察者方法
    public void remove(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    // 通知观察者方法
    public void notifyObserver(Long taskId) {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.response(taskId);
        }
    }
}

// 活动观察者
class ActivityObserver implements Observer {
    private ActivityService activityService;
    
    @Override
    public void response(Long taskId) {
        activityService.notifyFinished(taskId);
    }
}
// 任务管理观察者
class TaskManageObserver implements Observer {
    private TaskManager taskManager;
    
    @Override
    public void response(Long taskId) {
        taskManager.release(taskId);
    }
}

最后，将任务进行状态类优化成使用通用的通知方法，并在任务初始态执行状态流转时定义任务进行态所需的观察者：

// 任务进行状态
class TaskOngoing extends Subject implements State {  
    @Override
    public void update(Task task, ActionType actionType) {
        if (actionType == ActionType.ACHIEVE) {
            task.setState(new TaskFinished());
            // 通知
            notifyObserver(task.getTaskId());
        } else if (actionType == ActionType.STOP) {
            task.setState(new TaskPaused());
        } else if (actionType == ActionType.EXPIRE) {
            task.setState(new TaskExpired());
        }
    }
}
// 任务初始状态
class TaskInit implements State {
    @Override
    public void update(Task task, ActionType actionType) {
        if  (actionType == ActionType.START) {
            TaskOngoing taskOngoing = new TaskOngoing();
            taskOngoing.add(new ActivityObserver());
            taskOngoing.add(new TaskManageObserver());
            task.setState(taskOngoing);
        }
    }
}