• [技术干货] 面向对象的23种设计模式
    设计原则:高内聚低耦合,开闭原则。 两大基础设计原则 在说面向对象设计的六大原则之前,我们先来说下程序设计的原则:模块内高内聚,模块间低耦合。我们在面向对象时只需把类看成模块,那么就容易理解封装等了。  说是七大原则,这里我先提出来一个:对扩展开放,对修改关闭。 为啥这么说,因为我们都知道软件是要改的。对扩展开放保证了可以增加功能,像泛型啦这些。对修改关闭保证了像前的兼容性,jdk7兼容jdk6这样。所以开闭原则围绕软件的整个生命周期。  从基础原则出发,产生六个具体的原则: 1.单一职责(一个方法或一个类只做一件事,为了模块内高内聚) 2.迪米特法则(也叫最少知道原则,为了模块间低耦合) 3.里氏替换(就是继承原则,子类可以无缝替代父类。很好的符合了开闭原则) 4.依赖倒置(类之间的依赖通过接口实现,低耦合的同时对扩展开放) 5.接口隔离(即把单个复杂接口拆分为多个独立接口,与上条共同实现面向接口编程) 6.合成复用原则(即尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。主要为了防止继承滥用而导致的类之间耦合严重。记住只有符合继承原则时才用继承)  设计模式 我觉得程序员最好的沟通方式是代码,所以每个设计模式都是一个例子。所有例子都很方便,可以复制直接运行。因为对java熟悉,所以下面设计模式例子都是用java语言来实现的。  创建型模式(IOC:控制反转,就是创建分离的集大成) 1.Singleton:单例模式(全局只要一个实例) 2.Prototype:原型模式(通过拷贝原对象创建新对象) 3.Factory Method:工厂方法模式(对象创建可控,隐藏具体类名等实现解耦) 4.Abstract Factory:抽象工厂模式(解决对象与其属性匹配的工厂模式) 5.Builder:建造者模式(封装降低耦合,生成的对象与构造顺序无关) 创建型模式的五种有各自的使用环境,单例和原型比较简单就不说了,工厂方法模式和建造者模式,都是封装和降低耦合有啥不同呢,其实工厂方法关注的是一个类有多个子类的对象创建(汽车类的各种品牌),而建造者模式关注的是属性较多的对象创建(能达到过程无关)。而抽象工厂模式关注的是对象和属性及属性与属性的匹配关系(如奥迪汽车与其发动机及空调的匹配)。  结构型模式(对象的组成以及对象之间的依赖关系) 1.Adapter:适配器模式(适配不同接口和类,一般解决历史遗留问题) 2.Decorator:装饰器模式(比继承更灵活,可用排列组合形成多种扩展类) 3.Proxy:代理模式(可以给类的每个方法增加逻辑,如身份验证) 4.Facade:外观模式(对模块或产品的封装,降低耦合) 5.Bridge:桥接模式(就是接口模式,抽象与实现分离) 6.Plyweight:享元模式(相同对象的重用) 7.Composite:组合模式(整体和部分相同时,如文件夹包含文件夹) 我们可以看到适配器模式、装饰器模式、代理模式都可以用包装对象来实现(把对象作为一个属性放在用的对象里),所以模式关注的并不是实现,而是解决的问题。模式更多体现的是类与类之间的逻辑关系,比如代理模式和装饰器模式很像。但从字面就知道,代理是访问不了实际工作对象的,这是他们的区别。  行为型模式(即方法及其调用关系) 1.Strategy:策略模式(提供功能不同实现方式,且实现可选) 2.Template Method:模板方法模式(相同流程用一个模板方法) 3.Observer:观察者模式(用订阅-发布实现的被观察者变化时回调) 4.Iterator:迭代器模式(一种内部实现无关的集合遍历模式) 5.Chain of Responsibility:责任链模式(事件处理的分层结构产生的责任链条) 6.Command:命令模式(将命令者与被命令者分离) 7.Memento:备忘录模式(需要撤销与恢复操作时使用) 8.State:状态模式 (当对象两种状态差别很大时使用) 9.Visitor:访问者模式 (当对同一对象有多种不同操作时使用) 10.Mediator:中介者模式(以中介为中心,将网状关系变成星型关系) 11.Interpreter:解释器模式(常用于纯文本的表达式执行)  写完设计模式之后感觉设计模式更多的一种逻辑关系,如果代码中有这种逻辑关系就可以用了。记得需要时候再用,不能为了设计模式而设计模式。没有什么就是好的,最主要用起来舒服吧。 ———————————————— 原文链接:https://blog.csdn.net/wanyouzhi/article/details/77248710 
  • [技术干货] 常用的设计模式
    什么是设计模式? 设计模式是指在软件开发中,经过验证的,用于解决在特定环境下,重复出现的,特定问题的解决方案。面向对象设计模式通常以类或者对象来描述其中的关系和相互作用,但不涉及用来完成应用程序的特定类别或对象。设计模式能使不稳定依赖于相对稳定、具体依赖于相对抽象,避免会引起麻烦的紧耦合,以增强软件设计面对并适应变化的能力。  设计模式的基本原则 1. 依赖倒置原则  高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖抽象; 抽象不应该依赖具体实现,具体实现应该依赖于抽象;  举个例子,自动驾驶系统公司是高层,汽⻋生产厂商为低层,它们不应该互相依赖,一方变动另一方也会跟着变动;而应该抽象一个自动驾驶行业标准,高层和低层都依赖它;这样以来就解耦了两方的变动;自动驾驶系统、汽⻋生产厂商都是具体实现,它们应该都依赖自动驾驶行业标准(抽象)。  2. 开放封闭原则 一个类应该对扩展开放,对修改关闭。也就是对一个类尽量做扩展而不是修改,扩展一般是用继承或者组合的方式。 3. 面向接口编程 不将变量类型声明为某个特定的具体类,而是声明为某个接口。比如某个类成员是另一个类的具体对象,那么应该改成指向这个类的指针,因为根据多态原理,这个类指针实际上成为了一个接口。 客户程序无需获知对象的具体类型,只需要知道对象所具有的接口。 减少系统中各部分的依赖关系,从而实现“高内聚、松耦合”的类型设计方案。  4. 封装变化点 将稳定点和变化点分离,扩展修改变化点;让稳定点与变化点的实现层次分离。 5.  单一职责原则 一个类应该仅有一个引起它变化的原因。 6. 里式替换原则 子类型必须能够替换掉它的父类型;主要出现在子类覆盖父类实现,原来使用父类型的程序可 能出现错误;覆盖了父类方法却没实现父类方法的职责。也就是子类如果声明了父类存在的函数 就要把功能实现完全,父类有的子类也一定要有。 7. 接口隔离原则 不应该强迫客户依赖于他们不用的方法。 一般用于处理一个类拥有比较多的接口,而这些接口涉及到很多职责。 所以要正确使用public,protected,private这三种权限。 8. 对象组合优于类继承 继承耦合度高,组合耦合度低(继承不能换爹,组合可以换爹)。 如何找到设计模式 从重构中获得:  1. 静态转变为动态 2. 早绑定转为晚绑定 3. 继承转为组合 4. 编译时依赖转变为运行时依赖 5. 紧耦合转变为松耦合 掌握设计模式的原则比具体的设计模式更重要,只有当你对业务非常熟悉的时候,才能信手拈来的写出适合的设计模式。  常见的设计模式和使用场景 1. 模板模式 定义一个操作中的算法的⻣架 ,而将一些步骤延迟到子类中。 Template Method使得子类可以不 改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。  下面来看一个例子:  class IGame { public:     Play()     {         Process1();         Process2();         Process3();         Process4();     } protected:     virtual void Process1(){}     virtual void Process2(){}     virtual void Process3(){}     virtual void Process4(){} };   class Game1:public IGame { protected:     virtual void Process2(){}     virtual void Process4(){} };   class Game2:public IGame { protected:     virtual void Process1(){}     virtual void Process3(){} };  某个游戏IGame类有固定的流程,然后Game1和Game2分别继承自IGame,但是在具体某个步骤上各有不同,因此将Process1~4写成虚函数,由各个子类自己去实现。  这样写的前提当然是主框架流程是固定的,Play函数对外开放给用户使用,但是具体流程的函数是protected,提供子类去修改。这体现了接口隔离原则。 流程的接口在基类都抽象成了虚函数,由各个子类具体实现,这体现了依赖倒置原则。  2. 观察者模式 观察者模式在分布式架构中应用广泛,比如actor框架,skynet,redis,zoomkeeper,订阅和发布等。 观察者模式定义对象间的一种一对多(变化)的依赖关系,以便当一个对象(Subject)的状态发生改变时,所有 依赖于它的对象都得到通知并自动更新。  // 终端基类 class ITerminal  { public:     virtual void show(int data){} };   class DataCenter { public:     void Attach(ITerminal* ob){} // 注册绑定     void Detach(ITerminal* ob){} // 解绑     void Notify()     {         for(auto it = obs.begin(); it != obs.end(); ++it)         {             it->show();         }     } protected:     virtual int GetData(){return  0;} // 获取数据 private:     std::vector<ITerminal*> obs; };   class Terminal1:public ITerminal { public:     void show(int data){} } class Terminal2:public ITerminal { public:     void show(int data){} }  上面是一个发布和订阅的简单例子,假设有个数据中心提供数据给不同的终端展示,数据中心是一个稳定点,不同的终端设备是变化点,因此将终端封装成基类,提供一个展示的接口,不同的设备继承去实现不同的展示方式。  数据中心用一个vector或者set把注册过来的终端记录起来,需要展示的时候通过notify接口逐个通知展示。这样数据中心不必关注具体有哪些设备订阅了数据,是否订阅的操作交给了各个终端设备上。  3. 策略模式 定义一系列算法,把它们一个个封装起来,并且使它们可互相替换。该模式使得算法可独立于使用 它的客户程序而变化。  策略模式提供了一系列可重用的算法,从而可以使得类型在运行时方便地根据需要在各个算法 之间进行切换; 策略模式消除了条件判断语句;就是在解耦合; 充分体现了开闭原则;单一职责; 其本质是分离算法,选择实现。  来看一个简单的例子,假设某电商网站一件商品在不同节假日的价格算法使不同的,可能会这么写:  enum VacationEnum {     chunjie, // 春节     wuyi; // 五一     qixi; // 七夕     guoqing; // 国庆 };   class Context { };   class Promotion {     VacationEnum vac; public:     double calc()     {         if(vac == chunjie){}         else if(vac == wuyi){}         else if(vac == qixi){}         else if(vac == guoqing){}     } };  这样写并不符合设计模式的单一职责原则和开放封闭原则。所以可以改成这样:  class Context {};   // 变化的  扩展的 class BaseVac { public:     virtual calc(Context &ctx){} }; class Vacchunjie: public BaseVac { public:     virtual calc(Context &ctx){} }; class Vacwuyi: public BaseVac { public:     virtual calc(Context &ctx){} }; class Vacxiqi: public BaseVac { public:     virtual calc(Context &ctx){} };   // 稳定的 单一职责的 class Promotion { public:     Promotion(BaseVac  *ss):s(ss){}     double calc(Context &ctx)     {         s->calc(ctx);     } private:     BaseVac  *s; };   int main() {     BaseVac *v = new Vacxiqi();     Promotion *p = new Promotion(v);          return 0; }  把变化点(不同节假日的不同算法)隔离出去,只保留单一的职责:获取价格。  这样做非常符合设计模式的原则,但是前提是对业务非常熟悉,因为别人来扩展维护的话,必须先了解之前已有的扩展有哪些。  4. 责任链模式 使多个对象都有机会处理请求,从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成 一条链,并沿着这条链传递请求,直到有一个对象处理它为止。  这个模式的一些要点:  a.解耦请求方和处理方,请求方不知道请求是如何被处理,处理方的组成是由相互独立的子处理构成,子处理流程通过链表的方式连接,子处理请求可以按任意顺序组合;  b.责任链请求强调请求最终由一个子处理流程处理;通过了各个子处理条件判断;  c.责任链扩展就是功能链,功能链强调的是,一个请求依次经由功能链中的子处理流程处理;  d.充分体现了单一职责原则;将职责以及职责顺序运行进行抽象,那么职责变化可以任意扩展, 同时职责顺序也可以任意扩展;  本质是分离职责,动态组合。  责任链模式是比较过时的,在c语言里用的比较多,c++里有更好的数据结构(list)可以代替这个模式。  来看一个具体例子,公司请假审批规则是小于3天只给人事审批,大于3天且小于5天给经理审批,5天以上的给老板审批。下面是第一个版本的代码:  class Context { public:     std::string name;     int day; };   class LeaveRequest { public:     void HandleRequest(const Context &cxt)     {         if(cxt.day < 3)         {             HandleByHR(cxt);         }         else if(cxt.day < 5);         {             HandleByMgr(cxt);         }         else         {             HandleByBoss(cxt);         }              } private: // 接口隔离原则     void HandleByHR(const Context &cxt){}     void HandleByMgr(const Context &cxt){}     void HandleByBoss(const Context &cxt){} };  怎么重构这个代码,从封装变化点的原则来看,先把HandleRequest里的各种条件拆分出来,然后新增一个类成员指针指向上一级,子类只需要判断自己是否应该处理,不能处理的就通过指针转移到上级去处理。  class Context { public:     std::string name;     int day; };   class IHandler { public:     virtual ~ IHandler(){}     void SetNext(IHandler *n){bext = n;}     virtual bool HandleRequest(const Context &cxt)     {         if(CanHandle(cxt))         {         }         else if(GetNext())         {             GetNext()-> HandleRequest(cxt);         }         else         {             // error         }     } protected:     virtual bool CanHandle(const Context &cxt){}     IHandler * GetNext(){return next;} private:     IHandler *next; };   class HandleByMainProgram : public IHandler { protected:     virtual bool HandleRequest(const Context &ctx){         //     }     virtual bool CanHandle() {         //     } };   class HandleByProjMgr : public IHandler { protected:     virtual bool HandleRequest(const Context &ctx){         //     }     virtual bool CanHandle() {         //     } }; class HandleByBoss : public IHandler { public:     virtual bool HandleRequest(const Context &ctx){         //     } protected:     virtual bool CanHandle() {         //     } };   int main () {     IHandler * h1 = new MainProgram();     IHandler * h2 = new HandleByProjMgr();     IHandler * h3 = new HandleByBoss();     h1->SetNextHandler(h2);     h2->SetNextHandler(h3);       Context ctx;     h1->handle(ctx);     return 0; }  把不同部门的职责拆出来作为子类继承,主流程封装进基类里,上面这个版本同时使用了模板模式和责任链模式。  子类的接口都是protected的,这体现了接口隔离原则和依赖倒置原则。  责任链模式可以变形成功能链模式,比如nginx阶段处理,不同之处在于责任链每次只有一个模块会处理,功能链是按顺序执行不同的模块。  5. 装饰器模式 动态地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言,装饰器模式比生成子类更为灵活。  这个模式看起来会和责任链模式很像。  通过采用组合而非继承的手法, 装饰器模式实现了在运行时动态扩展对象功能的能力,而且可以根据需要扩展多个功能。 避免了使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。 不是解决“多子类衍生的多继承”问题,而是解决“父类在多个方向上的扩展功能”问题; 装饰器模式把一系列复杂的功能分散到每个装饰器当中,一般一个装饰器只实现一个功能,实现复用装饰器的功能;  装饰器模式本质是动态组合。  举个例子,普通员工有销售奖金,累计奖金,部⻔经理除此之外还有团队奖金;后面可能会添加环比增⻓奖 金,同时可能针对不同的职位产生不同的奖金组合。那么代码可以这样写:  class Context { public:     bool isMgr;     // User user;     // double groupsale; };   class Bonus { public:     double CalcBonus(Context &ctx) {         double bonus = 0.0;         bonus += CalcMonthBonus(ctx);         bonus += CalcSumBonus(ctx);         if (ctx.isMgr) {             bonus += CalcGroupBonus(ctx);         }         return bonus;     } private:     double CalcMonthBonus(Context &ctx) {         double bonus/* = */;         return bonus;     }     double CalcSumBonus(Context &ctx) {         double bonus/* = */;         return bonus;     }     double CalcGroupBonus(Context &ctx) {         double bonus/* = */;         return bonus;     } };   int main() {     Context ctx;     // 设置 ctx     Bonus *bonus = new Bonus;     bonus->CalcBonus(ctx); }  重构成装饰器模式后的代码:  class Context { public:     bool isMgr;     // User user;     // double groupsale; };   // 试着从职责出发,将职责抽象出来 class CalcBonus {     public:     CalcBonus(CalcBonus * c = nullptr) {}     virtual double Calc(Context &ctx) {         return 0.0; // 基本工资     }     virtual ~CalcBonus() {}   protected:     CalcBonus* cc; };   class CalcMonthBonus : public CalcBonus { public:     CalcMonthBonus(CalcBonus * c) : cc(c) {}     virtual double Calc(Context &ctx) {         double mbonus /*= 计算流程忽略*/;          return mbonus + cc->Calc(ctx);     } };   class CalcSumBonus : public CalcBonus { public:     CalcSumBonus(CalcBonus * c) : cc(c) {}     virtual double Calc(Context &ctx) {         double sbonus /*= 计算流程忽略*/;          return sbonus + cc->Calc(ctx);     } };   class CalcGroupBonus : public CalcBonus { public:     CalcGroupBonus(CalcBonus * c) : cc(c) {}     virtual double Calc(Context &ctx) {         double gbnonus /*= 计算流程忽略*/;          return gbnonus + cc->Calc(ctx);     } };   class CalcCycleBonus : public CalcBonus { public:     CalcGroupBonus(CalcBonus * c) : cc(c) {}     virtual double Calc(Context &ctx) {         double gbnonus /*= 计算流程忽略*/;          return gbnonus + cc->Calc(ctx);     } };   int main() {     // 1. 普通员工     Context ctx1;     CalcBonus *base = new CalcBonus();     CalcBonus *cb1 = new CalcMonthBonus(base);     CalcBonus *cb2 = new CalcSumBonus(cb1);     cb2->Calc(ctx1);     // 2. 部门经理     Context ctx2;     CalcBonus *cb3 = new CalcGroupBonus(cb2);     cb3->Calc(ctx2); }  在计算奖金的形式上,有点像递归,因为构造函数里设置的基类成员是给用户自己设置的,可以 灵活组合。而不是第一个版本那样用ifelse去判断是否要添加奖金 ,这样也很容易扩展和修改。  打个比方,责任链的模式看起来就像一个链表的结构,而装饰器模式看起来像一个俄罗斯套娃。  6. 单例模式 保证一个类仅有一个实例,并提供一个该实例的全局访问点。  先了解一个知识点,由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分:  1、栈区(stack): 由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其 操作方式类似于数据结构中的栈。  2、堆区(heap):一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。  3、全局区(静态区)(static):全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 程序结束后由系统释放。  4、文字常量区 :常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放  5、程序代码区:存放函数体的二进制代码。  下面来看看几种实现单例模式的例子。  版本一:     #include <mutex>   class Singleton  {      // 懒汉模式 lazy load public:     static Singleton * GetInstance()      {         //std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex); // 这里加锁粒度太大 切换线程开销大          if (_instance == nullptr)          {             std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex); // 在这里加锁             if (_instance == nullptr) // 双重判断             {                 _instance = new Singleton();                 atexit(Destructor);             }         }         return _instance;     }   private:     static void Destructor()      {         if (nullptr != _instance)          {             delete _instance;             _instance = nullptr;         }      }     Singleton(){} //构造     Singleton(const Singleton &cpy){} //拷⻉构造      Singleton& operator=(const Singleton&) {}      static Singleton * _instance;     static std::mutex _mutex; };   Singleton* Singleton::_instance = nullptr;//静态成员需要初始化  std::mutex Singleton::_mutex; //互斥锁初始化  这个例子有几个需要注意的点,第一个是加锁的粒度,当单例指针是空的时候再去加锁,减少锁粒度可以减少线程切换的开销。第二个是双重判断,防止多线程重入导致多次分配的问题。第三这是个懒汉模式,用到的时候才决定分配初始化。  但是这个例子有个问题。  c++的new操作里分为了三个步骤:分配内存,调用构造函数,赋值操作。在多线程环境下,cpu会进行指令重排,前面三个步骤可能执行起来是132的顺序。所以可能会出现某个线程判断单例指针不为空,但是还没调用构造函数,就立即返回,最后导致程序崩溃。所以上面这个例子还是有问题的。(如果在判断前就加锁是没问题的,代价是增加了开销)  版本二:    #include <mutex> #include <atomic>   class Singleton  { public:     static Singleton * GetInstance()      {         Singleton* tmp = _instance.load(std::memory_order_relaxed); //取出原子对象               std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);//获取内存屏障          if (tmp == nullptr)          {             std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);             tmp = _instance.load(std::memory_order_relaxed);             if (tmp == nullptr)              {                 tmp = new Singleton;                       std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);//释放内存屏障                 _instance.store(tmp, std::memory_order_relaxed);// 赋值给原子对象                 atexit(Destructor);             }         }         return tmp;      }   private:     static void Destructor()      {         Singleton* tmp = _instance.load(std::memory_order_relaxed);         if (nullptr != tmp)          {             delete tmp;          }     }     Singleton(){}     Singleton(const Singleton&) {}     Singleton& operator=(const Singleton&) {}     static std::atomic<Singleton*> _instance;     static std::mutex _mutex; }; std::atomic<Singleton*> Singleton::_instance;//原子对象 静态成员需要初始化 std::mutex Singleton::_mutex; //互斥锁初始化 // g++ Singleton.cpp -o singleton -std=c++11  上面代码用c++11特性内存屏障来解决cpu指令重排的问题。  版本三:  class Singleton { public:   ~Singleton(){}   static Singleton& GetInstance()    {     static Singleton instance;     return instance;   } private:   Singleton(){}   Singleton(const Singleton&) {}   Singleton& operator=(const Singleton&) {} }; // g++ Singleton.cpp -o singleton -std=c++11 这个版本需要在c++11或者更高级版本的编译后才能用。  c++11 magic static 特性:如果当变量在初始化的时候,并发同时进入声明语句,并发线程将会阻塞等待初始化结束。这就解决了多线程场景带来的问题。  该版本的优点:  a. 利用静态局部变量特性,延迟加载;  b. 利用静态局部变量特性,系统自动回收内存,自动调用析构函数;  c. 静态局部变量初始化时,没有 new 操作带来的cpu指令reorder操作;  d. c++11 静态局部变量初始化时,具备线程安全;  版本四:    template<typename T> class Singleton  { public:     static T& GetInstance()      {         static T instance; // 这里要初始化DesignPattern,需要调用DesignPattern 构造函数,同时会调用父类的构造函数。          return instance;     }    protected:     virtual ~Singleton() {}     Singleton() {} // protected修饰构造函数,才能让别人继承 Singleton(const Singleton&) {}     Singleton& operator =(const Singleton&) {} };   class DesignPattern : public Singleton<DesignPattern>  {     friend class Singleton<DesignPattern>; // friend 能让 Singleton<T> 访 问到 DesignPattern构造函数 private:     DesignPattern(){}     DesignPattern(const DesignPattern&) {}     DesignPattern& operator=(const DesignPattern&) {} }  这个版本将单例模式封装成了模板,需要注意两个地方:  a.单例模板类的构造函数用protected修饰是为了它本身能被继承。  b. 单例模板里的GetInstance接口要获取类型T的构造函数,因此继承这个模板的类必须声明模板类为友元。  7. 工厂方法模式 定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使得一个类的实例化 延迟到子类。  一般这些业务会使用工厂模式:解决创建过程比较复杂,希望对外隐藏这些细节;比如连接池,线程池; 隐藏对象真实类型; 对象创建会有很多参数来决定如何创建; 创建对象有复杂的依赖关系;  线程池的初始化需要由机器的内核数来决定线程数量,但是用户并不需要关心内核数,用户只需要获取到可用的线程就行。因此可以用工厂模式。  其本质是延迟到子类来选择实现;  举个例子,实现一个导出数据的接口,让客户选择数据的导出方式:  #include <string> // 实现导出数据的接口, 导出数据的格式包含 xml,json,文本格式txt 后面可能扩展excel格式csv class IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) = 0;     virtual ~IExport(){} };   class ExportXml : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   class ExportJson : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   class ExportTxt : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   // =====1 int main() {     std::string choose/* = */;     if (choose == "txt") {         IExport *e = new ExportTxt();         e->Export("hello world");     } else if (choose == "json") {         IExport *e = new ExportJson();         e->Export("hello world");     } else if (choose == "xml") {         IExport *e = new ExportXml();         e->Export("hello world");     } }  对于数据导出有多种不同格式的类,在业务代码层面上,第一个版本里需要使用者区分判断多种格式,我们希望把这种复杂的创建操作封装起来,因此创建一个工厂类,这个类绑定了导出数据的操作和指向具体数据格式的类成员,使用者只需要创建某个具体的工厂子类,调用导出的接口就完成任务了。  重构后的代码:  #include <string> // 实现导出数据的接口, 导出数据的格式包含 xml,json,文本格式txt 后面可能扩展excel格式csv class IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) = 0;     virtual ~IExport(){} };   class ExportXml : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   class ExportJson : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   class ExportTxt : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   class ExportCSV : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   class IExportFactory { public:     IExportFactory() {         _export = nullptr;     }     virtual ~IExportFactory() {         if (_export) {             delete _export;             _export = nullptr;         }     }     bool Export(const std::string &data) {         if (_export == nullptr) {             _export = NewExport();         }         return _export->Export(data);     } protected:     virtual IExport * NewExport(/* ... */) = 0; private:     IExport* _export; };   class ExportXmlFactory : public IExportFactory { protected:     virtual IExport * NewExport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IExport * temp = new ExportXml();         // 可能之后有什么操作         return temp;     } }; class ExportJsonFactory : public IExportFactory { protected:     virtual IExport * NewExport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IExport * temp = new ExportJson;         // 可能之后有什么操作         return temp;     } }; class ExportTxtFactory : public IExportFactory { protected:     IExport * NewExport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IExport * temp = new ExportTxt;         // 可能之后有什么操作         return temp;     } };   class ExportCSVFactory : public IExportFactory { protected:     virtual IExport * NewExport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IExport * temp = new ExportCSV;         // 可能之后有什么操作         return temp;     } };   int main () {     IExportFactory *factory = new ExportTxtFactory();     factory->Export("hello world");     return 0; }  8. 抽象工厂模式 提供一个接口,让该接口负责创建一系列“相关或者相互依赖的对象”,无需指定它们具体的类。  抽象工厂类是基于工厂类实现的,实际上是一回事,抽象工厂类拥有更多的更复杂的操作接口,但是对于使用者来说,仍然只需要创建时指定某个子工厂类,无需关心具体的操作内容。  举个例子,实现一个拥有导出导入数据的接口,让客户选择数据的导出导入方式:  #include <string> // 实现导出数据的接口, 导出数据的格式包含 xml,json,文本格式txt 后面可能扩展excel格式csv class IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) = 0;     virtual ~IExport(){} };   class ExportXml : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   class ExportJson : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   class ExportTxt : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   class ExportCSV : public IExport { public:     virtual bool Export(const std::string &data) {         return true;     } };   class IImport { public:     virtual bool Import(const std::string &data) = 0;     virtual ~IImport(){} };   class ImportXml : public IImport { public:     virtual bool Import(const std::string &data) {         return true;     } };   class ImportJson : public IImport { public:     virtual bool Import(const std::string &data) {         return true;     } };   class ImportTxt : public IImport { public:     virtual bool Import(const std::string &data) {         return true;     } };   class ImportCSV : public IImport { public:     virtual bool Import(const std::string &data) {         // ....         return true;     } };   class IDataApiFactory { public:     IDataApiFactory() {         _export = nullptr;         _import = nullptr;     }     virtual ~IDataApiFactory() {         if (_export) {             delete _export;             _export = nullptr;         }         if (_import) {             delete _import;             _import = nullptr;         }     }     bool Export(const std::string &data) {         if (_export == nullptr) {             _export = NewExport();         }         return _export->Export(data);     }     bool Import(const std::string &data) {         if (_import == nullptr) {             _import = NewImport();         }         return _import->Import(data);     } protected:     virtual IExport * NewExport(/* ... */) = 0;     virtual IImport * NewImport(/* ... */) = 0; private:     IExport *_export;     IImport *_import; };   class XmlApiFactory : public IDataApiFactory { protected:     virtual IExport * NewExport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IExport * temp = new ExportXml;         // 可能之后有什么操作         return temp;     }     virtual IImport * NewImport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IImport * temp = new ImportXml;         // 可能之后有什么操作         return temp;     } };   class JsonApiFactory : public IDataApiFactory { protected:     virtual IExport * NewExport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IExport * temp = new ExportJson;         // 可能之后有什么操作         return temp;     }     virtual IImport * NewImport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IImport * temp = new ImportJson;         // 可能之后有什么操作         return temp;     } }; class TxtApiFactory : public IDataApiFactory { protected:     virtual IExport * NewExport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IExport * temp = new ExportTxt;         // 可能之后有什么操作         return temp;     }     virtual IImport * NewImport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IImport * temp = new ImportTxt;         // 可能之后有什么操作         return temp;     } };   class CSVApiFactory : public IDataApiFactory { protected:     virtual IExport * NewExport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IExport * temp = new ExportCSV;         // 可能之后有什么操作         return temp;     }     virtual IImport * NewImport(/* ... */) {         // 可能有其它操作,或者许多参数         IImport * temp = new ImportCSV;         // 可能之后有什么操作         return temp;     } };   int main () {     IDataApiFactory *factory = new CSVApiFactory();     factory->Import("hello world");     factory->Export("hello world");     return 0; }  9. 适配器模式 将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起 工作的那些类可以一起工作。  原来的接口是稳定的,新的外来的需求是变化的,那么可以通过继承原来的接口,让原来的接 口继续保持稳定,在子类通过组合的方式来扩展功能。  其本质是转换匹配,复用功能。  举个日志系统的例子,原来是通过写磁盘的方式进行存储,后来因为查询不便,需要额外添加往数据库写日志 的功能(写文件和数据库并存):  #include <string> #include <vector> using namespace std;   class LogSys { public:     LogSys() {}     void WriteLog(const vector<string> &) {         // ... 日志id 时间戳 服务器id 具体日志内容 roleid     }     vector<string>& ReadLog() {         // ...         vector<string> data /* = ...*/;         return data;     } };   class DB;  // 面向接口编程 而不是具体类 强依赖  耦合性高  mysql mongo   class LogSysEx : public LogSys { public:     LogSysEx(DB *db) : _db(db) {}       void AddLog(const vector<string> &data) {         LogSys::WriteLog(data);         /*             这里调用 _db 的方法将 data 数据存储到数据库         */     }       void DelLog(const int logid) {         vector<string>& data = LogSys::ReadLog();         // 从 vector<string> 中删除 logid的日志         LogSys::WriteLog(data);         // 调用 _db 的方法将 logid的日志删除     }       void UpdateLog(const int logid, const string &udt) {         vector<string>& data = LogSys::ReadLog();         // 从 vector<string> 中更新 logid的日志 udt         LogSys::WriteLog(data);         // 调用 _db 的方法将 logid的日志更改     }       string& LocateLog(const int logid) {         vector<string>& data = LogSys::ReadLog();         string log1 /* = from log file*/;         string log2 /* = from db */;         string temp = log1 + ";" + log2;         return temp;     }      private:     DB* _db; };  咱就是说在对一个类进行扩展修改的时候,尽量不要动原来的代码,而是通过继承组合的方式创建新的类,在这个新的类里实现新功能和包含旧功能。  10. 代理模式 代理模式是为其他对象提供一种代理以控制对这对象的访问。  比如远程代理(隐藏一个对象存在不同的地址空间的事实),虚代理(延迟加载lazyload),保护 代理(在代理前后做额外操作,权限管理,引用计数等); 在分布式系统中,actor模型(skynet)等会常用到代理模式。  其本质是控制对象访问。  举个例子,在有些系统中,为了某些对象的纯粹性,只进行了功能相关封装(稳定点),后期添加了其他功能 需要对该对象进行额外操作(变化点),为了隔离变化点(也就是不直接在稳定点进行修改,这样 会让稳定点也变得不稳定),可以抽象一层代理层:    class ISubject { public:     virtual void Handle() = 0;     virtual ~ISubject() {} };   // 该类在当前进程,也可能在其他进程当中 class RealSubject : public ISubject { public:     virtual void Handle() {         // 只完成功能相关的操作,不做其他模块的判断     } };   // 在当前进程当中  只会在某个模块中使用 class Proxy1 : public ISubject { public:     Proxy1(ISubject *subject) : _subject(subject) {}     virtual void Handle() {         // 在访问 RealSubject 之前做一些处理         //if (不满足条件)         //    return;         _subject->Handle();         count++;         // 在访问 RealSubject 之后做一些处理     } private:     ISubject* _subject;     static int count; }; int Proxy1::count = 0;   // 在分布式系统当中  skynet actor class Proxy2 : public ISubject { public:     virtual void Handle() {         // 在访问 RealSubject 之前做一些处理                  // 发送到数据到远端  网络处理  同步非阻塞 ntyco c协程         //IResult * val = rpc->call("RealSubject", "Handle");           // 在访问 RealSubject 之后做一些处理     } private:     /*void callback(IResult * val) {         // 在访问 RealSubject 之后做一些处理     }*/ };  上面代码中proxy类可以继承ISubject类也可以不继承,写成继承的样式是为了让程序员明白这是该类的一个代理模块,如果不是继承的,看起来会和适配器模式很像。  proxy类中的基类指针可以改成一个容器,管理多个对象,这在游戏服务器的网关里经常看到。 ———————————————— 原文链接:https://blog.csdn.net/zhoujiajie0521/article/details/122194799 
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  • [技术干货] synchronized关键字的底层原理
    synchronized关键字是Java中用于控制多线程访问共享资源的一种机制,它确保同一时刻只有一个线程可以执行某个方法或代码块。其底层原理主要基于JVM(Java虚拟机)中的Monitor(监视器)机制来实现。以下是synchronized关键字的详细底层原理:1. Monitor机制Monitor(监视器):是Java虚拟机中的一种内置同步机制,每个Java对象都有一个与之关联的Monitor。Monitor通过内部的一些同步原语(如lock和unlock指令)来实现线程间的互斥访问和协调。锁的获取与释放:当一个线程尝试进入被synchronized修饰的代码块或方法时,它首先需要获取对象的Monitor。如果Monitor已被其他线程持有,则当前线程将被阻塞,直到Monitor变为可用状态。当线程完成执行后,它会释放Monitor,以便其他线程可以获取并继续执行。2. 锁的升级偏向锁(Biased Locking):Java 6及以后版本中引入的一种锁优化技术。如果某个对象锁在整个运行过程中只被一个线程持有,那么JVM会将该锁升级为偏向锁,以减少锁获取的开销。偏向锁通过CAS(Compare-And-Swap)操作将线程ID设置到对象的Mark Word中,以表示该对象锁已被当前线程占有。轻量级锁(Lightweight Locking):当存在多个线程竞争同一个锁时,偏向锁会升级为轻量级锁。轻量级锁通过CAS操作在JVM的栈帧中创建锁记录(Lock Record),并将锁对象的Mark Word指向该锁记录。如果锁记录中的Mark Word与锁对象的Mark Word一致,则当前线程获取锁成功;否则,表示存在锁竞争,可能需要升级到重量级锁。重量级锁(Heavyweight Locking):当轻量级锁无法满足需求时(如多个线程长时间竞争同一个锁),锁会升级为重量级锁。重量级锁依赖于操作系统层面的互斥量(Mutex)来实现,涉及到用户态和内核态的切换,成本较高。3. 锁的释放与等待/通知锁的释放:当线程完成synchronized代码块的执行后,它会通过unlock指令释放Monitor,并将Monitor返还给对象池,以便其他线程可以获取。等待/通知:在synchronized代码块中,线程可以通过调用对象的wait()方法进入等待状态,并释放Monitor。其他线程可以通过调用对象的notify()或notifyAll()方法唤醒等待的线程。这些操作都是通过操纵与对象关联的Monitor来实现的。4. 锁的获取流程线程尝试获取对象的Monitor。如果Monitor未被其他线程持有,则当前线程获取Monitor并继续执行。如果Monitor已被其他线程持有,则当前线程进入阻塞状态,等待Monitor变为可用。当Monitor变为可用时,当前线程重新尝试获取Monitor。5. 注意事项synchronized关键字是JVM层面的机制,其实现依赖于JVM的具体实现(如HotSpot)。锁的升级和降级是JVM自动进行的,无需开发者手动干预。在使用synchronized时,应尽量避免长时间持有锁,以减少线程阻塞和死锁的风险。综上所述,synchronized关键字的底层原理主要基于JVM中的Monitor机制,通过锁的获取、释放、升级和降级等机制来实现线程间的同步控制。