Java设计模式--策略模式

2022-11-02 10:27:39

　　《Head First设计模式》看了一部分才对设计模式有了初步的了解：它其实是开发过程中很多前人的经验与智慧的总结，帮助你在开发时采取更好的方式去设计各个类、方法、以及它们之间的调用、实现方式，让代码保持灵活性的同时又能更好地复用。基于学过一块知识一定要用文字记录、总结、巩固，而不是走马观花的原则，趁最近终于有空，特将前一段时间看的关于“策略模式”的内容总结于此。

一、场景描述

　　A公司要做一套模拟鸭子的游戏，游戏中会出现各种鸭子，一边游泳戏水，一边呱呱叫，还有一些会飞。

方案1 继承

　　设计一个超类Duck，包含方法quack()、swim()、fly() 分别模拟鸭子的叫、游泳、飞行等行为，再包含一个抽象类 display() ，用于展示各个鸭子不同的外观，让每个鸭子子类继承父类时实现display()；

弊端：

　　这样做虽然每个鸭子子类继承父类时就同时拥有了父类的方法，可以达到代码复用的目的，但是这样会使某些并不适合该行为的子类也具有该行为。如果某些子类鸭子，如“橡皮鸭”，它不具备某些功能（如飞行），它就不应该拥有这个飞行的功能。当然，你可以在子类中通过 @Override 覆盖这个方法。但是当各个不同的子类都需要通过覆盖修改不同的方法时，就会非常繁琐，而且容易出现纰漏，且这些新覆盖的方法不能被复用。如“橡皮鸭”只会叫不会飞，“木头鸭”不会叫也不会飞。以后每当有新的鸭子子类出现，你都要去检查并可能需要覆盖这些方法，想想都让人抓狂。

方案2 接口

在超类 Duck 中将quack()、fly() 等可变的方法用接口 QuackBehavior 接口中 Quackable()，FlyBehavior 接口中 Flyable() 来代替，然后在每个鸭子子类中，如果具有“飞行”或“叫”这个功能就实现“飞行“或”叫“这个接口。

弊端：

代码无法复用，如果有100个子类，都具有飞行的行为，你就需要重复100次代码。

二、设计模式来帮忙

设计原则一：找出程序中可能需要变化的地方和不需要变化的地方，将它们独立开来。让系统中的某部分改变不会影响其他部分；

　　由于 fly() 和 quack() 会随着鸭子的不同而改变，所以把这两个行为从 Duck 类中分开，建一组新类来代表各个行为。

设计原则二：针对接口编程，而不是针对实现；

　　利用多态，针对超类型编程，执行时根据实际对象执行到真正的行为，不会被绑死在超类型的行为上。以前的做法是：行为来自超类的具体实现或是继承某个接口并由子类自行实现。这两种方法都捆绑于”实现“，无法方便地更改行为。现在我们利用接口代表每个行为，比如FlyBehavior，QuackBehavior，然后让各个行为类实现这些接口，然后在 Duck 类中只要定义这个接口的实例变量即可，这样在各个鸭子子类中如果想拥有某种特定的行为，只要用这个接口实例变量去引用具体的行为类即可。

设计原则三：多用组合，少用继承；

　　飞行和叫这两种不同的行为，我们分别为其建立两组不同的行为类，然后在 Duck 类中通过接口实例变量结合起来，这就是”组合“。使得系统具有很大的弹性，还可以”在运行时动态地改变行为“。

三、代码如下

（1）目录结构

（2）接口 FlyBehavior 和 QuackBehavior

public interface FlyBehavior {

    void fly();

}

public interface QuackBehavior {

    void quack();

}

（3）FlyBehavior 实现类【QuackBehavior 实现类和 FlyBehavior 类似】

public class FlyNotWay implements FlyBehavior {

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("I can not fly");
    }
}

public class FlyWithSwings implements FlyBehavior {
    
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("I can fly");
    }
    
}

public class FlyRocketPowered implements FlyBehavior {

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("I can fly with rocket");
    }
}

（4）鸭子外观实现类 MallardDuck 野鸭子和 ModelDuck 模型鸭子

public class MallardDuck extends Duck {

    public MallardDuck() {
        flyBehavior = new FlyWithSwings();
        quackBehavior = new QuackWithGaGa();
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("I am a MallardDuck");
    }
}

public class ModelDuck extends Duck {

    public ModelDuck() {
        flyBehavior = new FlyNotWay();
        quackBehavior = new QuackNotWay();
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("I am a ModelDuck");
    }
}

（5）Duck 抽象类

public abstract class Duck {

    protected FlyBehavior flyBehavior;

    protected QuackBehavior quackBehavior;

    /**
     * 鸭子外观方法
     */
    public abstract void display();

    public void performFly() {
        flyBehavior.fly();
    }

    public void performQuack() {
        quackBehavior.quack();
    }

    public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb) {
        this.flyBehavior = fb;
    }

    public void setQuackBehavior(QuackBehavior qb) {
        this.quackBehavior = qb;
    }
}

（6）执行结果

I am a MallardDuck
I can fly
I can quack

I am a ModelDuck
I can not fly
I can not quack
I can fly with rocket

四、总结

　　策略模式定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。这是书里给出的策略模式的定义，依我个人的理解，这种模式的关键就是要将系统中的可变行为抽象出来，单独进行封装，用一组行为类（算法族）来实现该特定的接口，这样任何类（如 Duck）如果想拥有这些算法族中的某个算法，都可以通过定义接口实例变量而拥有该整个算法族，在子类中再对该变量进行赋值。

像这个例子里，通过定义了FlyBehavior，这样以后任何想有飞行行为的类如飞机，都可以调用这个接口及实现它的各个飞行类。且飞行行为的变化可以通过增加新的飞行类来实现，不会对其他部分（如quack()、display() 等行为，亦或是已拥有某些特定飞行行为的对象）造成任何影响，即”算法的变化独立于使用算法的客户“。而且各个飞行行为之间也可以互相替换；即 setFlyBehavior（FlyBehavior fb）。

可见，设计模式的应用让整个项目的代码拥有了极大的灵活性，且达到了代码复用的效果。设计模式其实是一种设计上的思维方式，是前人的智慧和经验的总结，其真正的精髓不是看过就能学会的，还是需要在实际应用中不断地实践摸索，慢慢体会。

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