設計模式在業務系統中的應用

作者：興亮 2021-07-28 08:31:25

開發前端

本文的重點在于說明工作中所使用的設計模式，為了能夠更好的理解設計模式，首先簡單介紹一下業務場景。

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本文的重點在于說明工作中所使用的設計模式，為了能夠更好的理解設計模式，首先簡單介紹一下業務場景。使用設計模式，可以簡化代碼、提高擴展性、可維護性和復用性。有哪些設計模式，這里就不再介紹了，網上很多，本文只介紹所用到設計模式。

一線路檢查工具

1 意義

為什么需要線路檢查工具呢，有以下幾個方面的原因：

每逢大促都需要進行各網絡和各行業的線路調整，調整完成之后，是否得到期望狀態，需要檢查確認。

上下游應用之間數據的一致性檢查，如果存在不一致，可能會在訂單履行時造成卡單。

有些問題發生后，業務同學需要全面檢查一遍線路數據，判斷是否符合預期。

各領域之間的數據變更缺乏聯動性，導致資源和線路出現不一致。

為什么要把線路檢查工具產品化呢，考慮如下：

以前每次大促，都是技術同學現場編寫代碼撈數據給到業務同學，而且因為人員流動性較大，代碼可復用性較低，導致重復勞動。產品化后，可以方便地傳承下去，避免不必要的重復勞動。

每次因為時間緊急，現場寫的代碼都比較簡單，經常是直接將數據打印到標準輸出，然后復制出來，人工拆分轉成Excel格式；這樣的過程要進行多次，占用太多技術同學的時間。產品化后，解放了技術同學，業務同學可以自己在頁面操作。

很多數據檢查，是每次大促都會進行的，業務同學與技術同學之間來回溝通的成本較高。產品化后，可以避免這些耗時耗力的溝通，大家可以把更多的時間放在其他的大促保障工作上。

2 檢查項

根據2020年D11進行的數據檢查，本次共實現8項，下面列舉了4項，如下：

時效對齊檢查：確保履行分單正常。

弱控線路與表達網絡一致性：確保履行和路由不會因為線路缺失而卡單。

資源映射和編碼映射一致：前者是表達線路時所用，后者是訂單履約時所用，確保表達和履約能夠一致。

檢查線路數量：統計現存線路的情況。

好了，了解了背景知識，下面開始介紹所用到的設計模式，以及為什么要用、怎么用。

二設計模式

1 模板方法模式+泛型

上述8項數據檢查工具，大致的處理流程是類似的，如下：

針對不同的檢查工具，只有“線路數據檢查”這一步是不一樣的邏輯，其他步驟都是相同的，如果每個檢查工具都實現這么一套邏輯，必定造成大量的重復代碼，維護性較差。

模板方法模式能夠很好地解決這個問題。模板方法設計模式包含模板方法和基本方法，模板方法包含了主要流程；基本方法是流程中共用的邏輯，如創建檢查任務，結果輸出等等。

下圖是所實現的模板方法模式的類繼承關系：

分析如下：

1）DataCheckProductService接口為對外提供的服務，dataCheck方法為統一的數據檢查接口。

2）AbstractDataCheckProductService是一個抽象類，設定模板，即在dataCheck方法中設定好流程，包括如下：

commonParamCheck方法：進行參數合法性檢查，不合法的情況下，直接返回。

createFileName方法：創建文件名稱。

createTaskRecord方法：創建檢查任務。

runDataCheck方法：進行數據檢查，這是一個抽象方法，所有檢查工具都要實現此方法，以實現自己的邏輯。

uploadToOSS方法：將檢查結果上傳到OSS，便于下載。

updateRouteTask方法：結束時更新任務為完成。

dataCheck方法為模板方法，runDataCheck方法由各個子類去實現，其他方法是基本方法。還有一些其他方法，是各個檢查工具都需要使用的，所以就放在了父類中。

3） CheckSupplierAndCodeMappingService類、CheckLandingCoverAreaService類和CheckAncPathNoServiceService類為具體的檢查工具子類，必須實現runDataCheck方法。

因為不同檢查項檢的查結果的格式是不一樣的，所以使用了泛型，使得可以兼容不同的檢查結果。

簡化的代碼如下：

/** 
 * 數據檢查工具產品化對外服務接口 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
public interface DataCheckProductService { 
    /** 
     * 數據檢查 
     * @param requestDTO 請求參數 
     * */ 
  <T> BaseResult<Long> dataCheck(DataCheckRequestDTO requestDTO); 
} 
 
 
/** 
 * 數據檢查工具產品化服務 
 * 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
public abstract class AbstractDataCheckProductService implements DataCheckProductService { 
    /** 
     * 數據檢查 
     * @param requestDTO 請求參數 
     * @return 
     * */ 
    @Override 
    public <T> BaseResult<Long> dataCheck(DataCheckRequestDTO requestDTO){ 
        try{ 
            //1. 參數合法性檢查 
            Pair<Boolean,String> paramCheckResult = commonParamCheck(requestDTO); 
            if(!paramCheckResult.getLeft()){ 
                return BaseResult.ofFail(paramCheckResult.getRight()); 
            } 
             
            //2. 創建導出任務 
            String fileName = createFileName(requestDTO); 
            RouteTaskRecordDO taskRecordDO = createTaskRecord(fileName, requestDTO.getUserName()); 
 
 
            //3. 進行數據檢查 
            List<T> resultList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()); 
            runDataCheck(resultList, requestDTO); 
 
 
            //4. 寫入文件 
            String ossUrl = uploadToOSS(fileName,resultList); 
            //5. 更新任務為完成狀態 
            updateRouteTask(taskRecordDO.getId(),DDportTaskStatus.FINISHED.intValue(), resultList.size()-1,"",ossUrl); 
 
 
            return BaseResult.ofSuccess(taskRecordDO.getId()); 
        }catch (Exception e){ 
            LogPrinter.errorLog("dataCheck-error, beanName="+getBeanName(),e); 
            return BaseResult.ofFail(e.getMessage()); 
        } 
    } 
 
 
     /** 
     * 進行數據檢查 
     * @param resultList 存放檢查結果 
     * @param requestDTO 請求參數 
     * @return 
     * */ 
    public abstract <T> void runDataCheck(List<T> resultList, DataCheckRequestDTO requestDTO); 
} 
 
 
/** 
 * 檢查資源映射和編碼映射一致 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
public class CheckSupplierAndCodeMappingService extends AbstractDataCheckProductService{ 
    @Override 
    public <T> void runDataCheck(List<T> resultList, DataCheckRequestDTO requestDTO){ 
        //自己的檢查邏輯 
    } 
} 
 
 
/** 
 * 檢查區域內落地配必須三級全覆蓋 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
public class CheckLandingCoverAreaService extends AbstractDataCheckProductService{ 
    @Override 
    public <T> void runDataCheck(List<T> resultList, DataCheckRequestDTO requestDTO){ 
        //自己的檢查邏輯 
    } 
} 
 
 
/** 
 * 檢查資源映射和編碼映射一致 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
public class CheckAncPathNoServiceService extends AbstractDataCheckProductService{ 
    @Override 
    public <T> void runDataCheck(List<T> resultList, DataCheckRequestDTO requestDTO){ 
        //自己的檢查邏輯 
    } 
}

使用模板方法模式的好處是：

簡化了代碼，每個工具只需要關心自己的核心檢查邏輯，不需要關注前置和后置操作。

提高了擴展性，可以方便地增加新的檢查工具。

統一的異常捕獲和處理邏輯，子類有異常，盡管往外拋出。

2 策略模式

之所以會用到策略模式，是因為一些檢查工具寫完之后，發現跑出來的結果數據太多，有幾萬、幾十萬等等，一方面，檢查比較耗時，結果文件會很大，下載耗時；另一方面，這么多數據給到業務同學，他們也很難處理和分析，也許他們只是想看一下總體情況，并不想看具體的到哪個地方的線路。為此，在原先方案設計的基礎上，增加了“統計信息”的選項，讓用戶可以自行選擇“詳細信息”還是“統計信息”，對應到頁面上就是一個單選框，如下：

現在增加了一種檢查方式，今后是否還會有其他的檢查方式？完全有可能的。所以得考慮到擴展性，便于后面同學增加新的檢查方式。

此外，還有一種場景也可以使用策略模式，那就是業務系統中有很多業務網絡，不同網絡之間有一些差異；本次所實現的檢查工具，有幾個涉及到多個網絡，今后可能會涉及到所有網絡。

綜合以上兩種場景，最合適的就是策略模式了。“詳細信息”和“統計信息”各采用一種策略，不同網絡使用不同的策略，既便于代碼理解，又便于后續擴展。

“詳細信息”和“統計信息”兩種檢查結果的策略類圖如下：

解析：

CompareModeStrategy對外提供統一的結果處理接口doHandle，策略子類必須實現此接口。

SupplierAndCodeMappingStatisticsStrategy和SupplierAndCodeMappingDetailStrategy是檢查配送資源和編碼映射一致性的兩種結果信息方式，前者為統計方式，后者為詳細方式。

LandingCoverAreaStatisticsStrategy和LandingCoverAreaDetailStrategy是檢查落地配覆蓋范圍的兩種結果信息方式，前者為統計方式，后者為詳細方式。

那AbstractCompareModeStrategy是干什么用的？它是一個抽象類，負責承接所有策略子類共用的一些方法。

簡化的代碼如下：

/** 
 * 檢查結果策略對外接口 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
public interface CompareModeStrategy { 
    /** 
     * 具體操作 
     * 
     * @param list 
     * @param requestDTO 
     * @return 結果集 
     * */ 
    <T> List<T> doHandle(List<CompareBO> list, DataCheckRequestDTO requestDTO); 
} 
 
 
/** 
 * 策略公共父類 
 * 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * @apiNote 主要是將子類共用方法和成員抽離出來 
 * */ 
public abstract class AbstractCompareModeStrategy implements CompareModeStrategy { 
    //子類的共用方法，可以放在此類中 
} 
 
 
/** 
 * 檢查落地配覆蓋范圍 詳細信息 策略類 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
public class LandingCoverAreaDetailStrategy extends AbstractCompareModeStrategy{ 
    @Override 
    public <T> List<T> doHandle(List<CompareBO> list, DataCheckRequestDTO requestDTO){ 
        List<T> resultList = new ArrayList<>(); 
    //檢查結果處理邏輯 
        return resultList; 
    } 
} 
 
 
/** 
 * 檢查落地配覆蓋范圍 統計信息 策略類 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
public class LandingCoverAreaStatisticsStrategy extends AbstractCompareModeStrategy{ 
    @Override 
    public <T> List<T> doHandle(List<CompareBO> list, DataCheckRequestDTO requestDTO){ 
        List<T> resultList = new ArrayList<>(); 
    //檢查結果處理邏輯 
        return resultList; 
    } 
} 
 
 
/** 
 * 檢查配送資源和編碼映射一致 詳細信息 策略類 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
public class SupplierAndCodeMappingDetailStrategy extends AbstractCompareModeStrategy{ 
    @Override 
    public <T> List<T> doHandle(List<CompareBO> list, DataCheckRequestDTO requestDTO){ 
        List<T> resultList = new ArrayList<>(); 
    //檢查結果處理邏輯 
        return resultList; 
    } 
} 
 
 
/** 
 * 檢查配送資源和編碼映射一致 統計信息 策略類 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
public class SupplierAndCodeMappingStatisticsStrategy extends AbstractCompareModeStrategy{ 
    @Override 
    public <T> List<T> doHandle(List<CompareBO> list, DataCheckRequestDTO requestDTO){ 
        List<T> resultList = new ArrayList<>(); 
    //檢查結果處理邏輯 
        return resultList; 
    } 
}

同樣，不同網絡的處理策略類圖如下：

代碼與上面類似，就不展示了。

使用策略模式的好處是：

提高代碼擴展性，后續增加別的結果格式或別的網絡處理邏輯，可以在不修改其他策略的情況下直接新增。

提高代碼可讀性，取代了if...else，條理清晰。

不同系列采用不同的策略，策略與策略之間可以嵌套使用，形成策略的疊加效用。

3 工廠模式

工廠模式解決的是bean的生產問題，簡單工廠模式根據入參生產不同的bean，普通工廠模式針對每個bean都構建一個工廠，此兩者各有優劣，看需要。本方案采用的是簡單工廠模式。

之所以使用工廠模式，是因為有太多的bean需要構造，如果在業務邏輯中構造各種bean，則會顯得凌亂和分散，所以需要一個統一生成bean的地方，更好地管理和擴展。

本方案中主要有三類bean需要工廠來生成：

模板方法模式中所用到的子類。

檢查結果格式策略中所用到的子類。

不同網絡處理策略中所用到的子類。

所以，使用三個工廠分別構造這三種類型的bean。另外，因為每個bean主要的功能都在方法中，不涉及類變量的使用，所以可以利用spring容器生成的bean，而不是我們自己new出來，這樣就使得bean可以重復使用。因此，這里的工廠只是bean的決策（根據參數決定使用哪個bean），不用自己new了。

三個工廠分別如下：

DataCheckProductFatory：由getDataCheckProductService方法根據輸入參數決策使用哪個數據檢查工具。

CompareModeStrategyFactory：用于決策使用哪種格式輸出，因為將輸出策略分為了2類（詳細信息和統計信息），所以需要傳入兩個參數才能決定使用哪種策略。

DataCheckNetworkStrategyFactory：用于決策使用哪種網絡處理策略，因為將策略分為了2類（4PL網絡和其他網絡），所以需要傳入兩個參數才能決定使用哪種策略。

這三個工廠的代碼類似，這里就以CompareModeStrategyFactory為例，簡化的代碼如下：

/** 
 * 比對結果集方式 
 * @author xxx 
 * @since xxx 
 * */ 
@Service 
public class CompareModeStrategyFactory { 
 
 
    /************************ 詳細結果的bean  **************************/ 
    @Resource 
    private LandingCoverAreaDetailStrategy landingCoverAreaDetailStrategy; 
    @Resource 
    private SupplierAndCodeMappingDetailStrategy supplierAndCodeMappingDetailStrategy; 
 
 
    /************************ 統計結果的bean  **************************/ 
    @Resource 
    private LandingCoverAreaStatisticsStrategy landingCoverAreaStatisticsStrategy; 
    @Resource 
    private SupplierAndCodeMappingStatisticsStrategy supplierAndCodeMappingStatisticsStrategy; 
 
 
    /** 
     * 獲取比對結果的策略 
     * */ 
    public CompareModeStrategy getCompareModeStrategy(DataCheckProductEnum productEnum, DataCompareModeEnum modeEnum){ 
        CompareModeStrategy compareModeStrategy = null; 
        switch (modeEnum){ 
            case DETAIL_INFO: 
                compareModeStrategy = getDetailCompareModeStrategy(productEnum); 
                break; 
            case STATISTICS_INFO : 
                compareModeStrategy = getStatisticsCompareModeStrategy(productEnum); 
                break; 
            default:; 
        } 
        return compareModeStrategy; 
    } 
    /** 
     * 獲取 信息信息 策略對象 
     * */ 
    private CompareModeStrategy getDetailCompareModeStrategy(DataCheckProductEnum productEnum){ 
        CompareModeStrategy compareModeStrategy = null; 
        switch (productEnum){ 
            case CHECK_LANDING_COVER_AREA: 
                compareModeStrategy = landingCoverAreaDetailStrategy; 
                break; 
            case CHECK_SUPPLIER_AND_CODE_MAPPING: 
                compareModeStrategy = supplierAndCodeMappingDetailStrategy; 
                break; 
            default:; 
        } 
        return compareModeStrategy; 
    } 
    /** 
     * 獲取 統計信息 策略對象 
     * */ 
    private CompareModeStrategy getStatisticsCompareModeStrategy(DataCheckProductEnum productEnum){ 
        CompareModeStrategy compareModeStrategy = null; 
        switch (productEnum){ 
            case CHECK_LANDING_COVER_AREA: 
                compareModeStrategy = landingCoverAreaStatisticsStrategy; 
                break; 
            case CHECK_SUPPLIER_AND_CODE_MAPPING: 
                compareModeStrategy = supplierAndCodeMappingStatisticsStrategy; 
                break; 
            default:; 
        } 
        return compareModeStrategy; 
    } 
}

使用工廠模式的好處是：

便于bean的管理，所有的bean都在一處創建（或決策）。

條理清晰，便于閱讀和維護。

4 “代理模式”

這個代理模式是打著雙引號的，因為不是真正的代理模式，只是從實現方式上來說，具有代理模式的意思。為什么需要用到代理模式？是因為類太多了，業務邏輯分散在各個類中，有的在模板子類中，有的在網絡策略中，有的在結果輸出格式策略中，而這些業務邏輯都需要多線程執行和異常捕獲。如果有個代理類，能夠收口這些處理邏輯，只需增加前置多線程處理和后置異常處理即可。

Java語言中的函數式編程，具備這種能力。所謂函數式編程，是指能夠將方法當做參數傳遞給方法，前面“方法”是業務邏輯，后面“方法”是代理，將業務邏輯傳遞給代理，就實現了統一收口的目的。

能夠實現此功能的接口有四個，分別是：Consumer、Supplier、Predicate與Function，怎么使用可以網上查詢。本方案使用的是Consumer，因為它是用來消費的，即需要傳入一個參數，沒有返回值，符合本方案的設計。

簡化后的代碼如下：

@Service 
public class CheckLandingCoverAreaService extends AbstractDataCheckProductService { 
    @Override 
    public <T> void runDataCheck(List<T> resultList, DataCheckRequestDTO requestDTO){ 
        dataCheckUtils.parallelCheckByFromResCodes(requestDTO,requestDTO.getFromResCodeList(),fromResCode->{ 
            ExpressNetworkQuery query = new ExpressNetworkQuery(); 
            query.setNs(NssEnum.PUB.getId()); 
            query.setStatus(StatusEnum.ENABLE.getId()); 
            query.setGroupNameList(requestDTO.getGroupNameList()); 
            query.setBrandCodeList(requestDTO.getBrandCodeList()); 
            query.setFromResCode(fromResCode); 
            List<TmsMasterExpressNetworkDO> masterExpressNetworkDOS = tmsMasterExpressNetworkService.queryExpressNetworkTimeList(query); 
            startCompareWithAnc(resultList,requestDTO,masterExpressNetworkDOS,fromResCode,solutionCodeMap); 
        }); 
    } 
} 
 
 
@Service 
public class DataCheckUtils { 
    /** 
     * 并行處理每個倉 
     * @param requestDTO 請求參數 
     * @param fromResCodeList 需要檢查的倉列表 
     * @param checkOperation 具體的業務處理邏輯 
     * */ 
    public <T> void parallelCheckByFromResCodes(DataCheckRequestDTO requestDTO, List<String> fromResCodeList, Consumer<String> checkOperation){ 
        List<CompletableFuture> futureList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()); 
        fromResCodeList.forEach(fromResCode->{ 
            CompletableFuture future = CompletableFuture.runAsync(() -> { 
                try{ 
                    checkOperation.accept(fromResCode); 
                }catch (Exception e){ 
                    LogPrinter.errorLog("parallelCheckByFromResCodes-error, taskId="+requestDTO.getTaskId(),e); 
                    recordErrorInfo(requestDTO.getTaskId(),e); 
                } 
            }, DATA_CHECK_THREAD_POOL); 
            futureList.add(future); 
        }); 
        //等待所有線程結束 
        futureList.forEach(future->{ 
            try{ 
                future.get(); 
            }catch (Exception e){ 
                LogPrinter.errorLog("parallelCheckByFromResCodes-future-get-error",e); 
            } 
        }); 
    } 
}

可以看出，Consumer所代表的就是一個方法，將此方法作為parallelCheckByFromResCodes方法的一個參數，在parallelCheckByFromResCodes中進行多線程和異常處理，既能統一收口，又大大減少了重復代碼。

代理模式的好處是：

統一收口多種不同的業務邏輯，統一做日志和異常處理。

減少重復代碼，提高了代碼質量。

可維護性較強。

5 其他

像結果輸出格式策略模式那樣，雖然AbstractCompareModeStrategy沒有實際的業務邏輯，但仍然把它作為一個基類，目的是所有子類共用的邏輯或方法，能夠放在此類中，減少代碼量，提升維護性。

但是有的時候，不是繼承自同一個基類的子類們，仍然要共用一些邏輯或方法（如parallelCheckByFromResCodes方法），但Java語言限制一個類只能繼承一個基類，怎么辦呢？簡單的辦法就是把這些共用邏輯或方法放到一個工具類（如DataCheckUtils）中。

三思考&感悟

在做這個項目的過程中，剛開始沒有很好的設計，也沒有想的很全面，導致代碼改了又改，雖然耽誤點時間，但覺得是值得的。總結以下幾點：

將提升代碼可讀性、可擴展性和可維護性的意識注入到平時的項目中，便于自己，利于他人。如果項目緊急沒時間考慮很多，希望之后有時間時能夠改善和優化。

工作不僅是為了完成任務，更是提升自己的過程。能力要用將來進行時。

責任編輯：張燕妮來源：阿里技術

設計系統應用

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設計模式在業務系統中的應用

一 線路檢查工具

二 設計模式

三 思考&感悟

一線路檢查工具

二設計模式

三思考&感悟