Java 中的上下文对象模式：简化对上下文数据的访问

大约 3 分钟

也称为

上下文
上下文封装
上下文持有者
封装上下文

上下文对象设计模式的意图

封装与用户或正在处理的请求相关的上下文（状态和行为），以将 Java 应用程序组件与环境复杂性解耦。这种设计模式有助于有效地管理应用程序的上下文。

带现实世界示例的上下文对象模式详细解释

现实世界示例

想象一个繁忙的机场，其中多个服务需要在乘客的整个旅程中访问和共享乘客信息。与其让每个服务单独请求和传递乘客详细信息，机场使用“乘客上下文对象”。此上下文对象保存所有相关的乘客信息，例如身份、航班详细信息和偏好。各种服务（如值机、安检、登机和客户服务）访问此上下文对象，以根据需要获取或更新乘客数据。这种方法确保了信息处理的一致性和效率，而无需将服务紧密耦合，这与上下文对象设计模式在软件中的工作方式类似。

简单来说

创建一个对象来存储和管理上下文数据，并将此上下文对象传递到 Java 应用程序中需要的地方，确保代码解耦且更简洁。

Core J2EE Patterns 说

使用上下文对象以与协议无关的方式封装状态，以便在整个应用程序中共享。

Java 中上下文对象的编程示例

在多层 Java 应用程序中，不同的层（如 A、B 和 C）从共享上下文中提取特定信息。单独传递每个信息部分效率低下。上下文对象模式有效地存储和传递此信息，从而提高 Java 应用程序的整体性能和可维护性。

定义ServiceContext对象包含的数据。

@Getter
@Setter
public class ServiceContext {

    String accountService;
    String sessionService;
    String searchService;
}

创建接口ServiceContextFactory，以便在应用程序的各个部分中使用它来创建上下文对象。

public class ServiceContextFactory {

    public static ServiceContext createContext() {
        return new ServiceContext();
    }
}

在第一层实例化上下文对象。相邻层调用当前层的上下文，然后进一步构建对象。

@Getter
public class LayerA {

    private static ServiceContext context;

    public LayerA() {
        context = ServiceContextFactory.createContext();
    }

    public void addAccountInfo(String accountService) {
        context.setACCOUNT_SERVICE(accountService);
    }
}

@Getter
public class LayerB {

    private static ServiceContext context;

    public LayerB(LayerA layerA) {
        this.context = layerA.getContext();
    }

    public void addSessionInfo(String sessionService) {
        context.setSESSION_SERVICE(sessionService);
    }
}

@Getter
public class LayerC {

    public static ServiceContext context;

    public LayerC(LayerB layerB) {
        this.context = layerB.getContext();
    }

    public void addSearchInfo(String searchService) {
        context.setSEARCH_SERVICE(searchService);
    }
}

以下是上下文对象和层在实际中的应用。

@Slf4j
public class App {

    private static final String SERVICE = "SERVICE";

    public static void main(String[] args) {
        //Initiate first layer and add service information into context
        var layerA = new LayerA();
        layerA.addAccountInfo(SERVICE);

        logContext(layerA.getContext());

        //Initiate second layer and preserving information retrieved in first layer through passing context object
        var layerB = new LayerB(layerA);
        layerB.addSessionInfo(SERVICE);

        logContext(layerB.getContext());

        //Initiate third layer and preserving information retrieved in first and second layer through passing context object
        var layerC = new LayerC(layerB);
        layerC.addSearchInfo(SERVICE);

        logContext(layerC.getContext());
    }

    private static void logContext(ServiceContext context) {
        LOGGER.info("Context = {}", context);
    }
}

程序输出

08:15:32.134 [main] INFO com.iluwatar.context.object.App -- Context = com.iluwatar.context.object.ServiceContext@5577140b
08:15:32.136 [main] INFO com.iluwatar.context.object.App -- Context = com.iluwatar.context.object.ServiceContext@5577140b
08:15:32.137 [main] INFO com.iluwatar.context.object.App -- Context = com.iluwatar.context.object.ServiceContext@5577140b

何时在 Java 中使用上下文对象模式

当需要在 Java 应用程序中抽象和封装上下文信息以避免使用环境特定代码来杂乱业务逻辑时。这在 Web 应用程序中特别有用，用于封装特定于请求的信息，以及在分布式系统中用于管理用户偏好和安全凭据。
在 Web 应用程序中，封装特定于请求的信息，并使该信息在整个应用程序中易于访问，而无需在函数或组件之间显式传递。
在分布式系统中，封装有关正在执行的任务、用户偏好或安全凭据的上下文信息，便于这些信息在不同的组件和服务之间传播。

Java 中上下文对象模式的现实世界应用

Web 应用程序框架通常使用上下文对象模式来封装 HTTP 请求和响应对象、会话信息和其他特定于请求的数据。企业 Java 应用程序利用这种模式来管理和传播事务信息、安全凭据和特定于用户的设置，这些设置分布在不同的层和服务之间。
企业应用程序使用上下文对象来管理和传播事务信息、安全凭据和特定于用户的设置，这些设置分布在不同的层和服务之间。
Spring：ApplicationContext
Oracle：SecurityContext
Oracle：ServletContext

上下文对象模式的优缺点

优点

解耦：组件和服务与执行环境的具体细节解耦，增强了模块化和可维护性。
集中化：上下文信息集中在一个地方，使其更易于管理、访问和调试。
灵活性：该模式允许灵活和动态的上下文管理，可以适应环境或需求的变化。

权衡

开销：引入上下文对象可能会增加性能开销，尤其是在实施效率不高的情况下。
复杂性：如果上下文对象设计不当，它可能会成为一个庞大而复杂的整体，难以管理和理解。

单例：上下文对象通常实现为单例，以确保全局访问点。
策略：上下文对象可以使用策略来根据其封装的上下文调整其行为。
装饰器：可用于动态地向上下文对象添加职责。