策略模式(Strategy Pattern)

2023-12-13 18:40:09

鸭子问题

1.有各种各样的鸭子，eg：野鸭，北京鸭，水鸭

2.鸭子有各种行为：叫、飞行

3.显示鸭子信息

传统方案

Duck
	野鸭
	北京鸭
	水鸭

传统的方式实现的问题分析和解决方案

1.其它鸭子，都继承了 Duck 类，所以 fly 让所有子类都会飞了，这是不正确的

2.上面说的1的问题，其实是继承带来的问题：对类的局部改动，尤其超类的局部改动，会影响其他部分，容易引起溢出效应。

3.为了改进1问题，我们可以通过覆盖fly方法来解决 => 覆盖解决

策略模式

定义算法族，分别封装放入独立的类中，让他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

这算法体现了几个设计原则，第一、把变化的代码从不变的代码中分离出来；第二、针对接口编程而不是具体类（定义了策略接口）；第三、多用组合聚合，少用继承（客户通过组合方式使用策略)

策略模式结构

1.上下文（Context）维护指向具体策略的引用，且仅通过策略接口与该对象进行交流。

2.策略（Strategy）接口是所有具体策略的通用接口，它声明了一个上下文用于执行策略的方法。

3.具体策略（Concrete Strategies） 实现了上下文所用算法的各种不同变体。

4.客户端（Client）会创建一个特定策略对象并将其传递给上下文。上下文则会提供一个设置器以便客户端在运行时替换相关联的策略。

当上下文需要运行算法时，它会在其已连接的策略对象上调用执行方法。上下文不清楚其所涉及的策略类型与算法的执行方式。

策略模式适合应用场景

1.当你想使用对象中各种不同的算法变体，并希望能在运行时切换算法时，可使用策略模式。

2.当你有许多仅在执行某些行为时略有不同的相似类时，可使用策略模式。

3.如果算法在上下文的逻辑中不是特别重要，使用该模式能将类的业务逻辑与其算法实现细节隔离开来。

4.当类中使用了复杂条件运算符以在同一算法的不同变体中切换时，可使用该模式。

实现方式

从上下文类中找出修改频率较高的算法（也可能是用于在运行时选择某个算法变体的复杂条件运算符）。
声明该算法所有变体的通用策略接口。
将算法逐一抽取到各自的类中，它们都必须实现策略接口。
在上下文类中添加一个成员变量用于保存对于策略对象的引用。然后提供设置器以修改该成员变量。上下文仅可通过策略接口同策略对象进行交互，如有需要还可定义一个接口来让策略访问其数据。
客户端必须将上下文类与相应策略进行关联，使上下文可以预期的方式完成其主要工作。

策略模式优缺点

优点：

✔️ 你可以在运行时切换对象内的算法。

✔️ 你可以将算法的实现和使用算法的代码隔离开来。

✔️ 你可以使用组合来代替继承。

✔️ 开闭原则。你无需对上下文进行修改就能够引入新的策略。

缺点：

❌ 如果你的算法极少发生改变，那么没有任何理由引入新的类和接口。使用该模式只会让程序过于复杂。

❌ 客户端必须知晓策略间的不同——它需要选择合适的策略。

❌ 许多现代编程语言支持函数类型功能，允许你在一组匿名函数中实现不同版本的算法。这样，你使用这些函数的方式就和使用策略对象时完全相同，无需借助额外的类和接口来保持代码简洁。

解决鸭子问题

代码

//飞行接口
public interface FlyBehavior {
    //飞行方法
    void fly();
}

public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("飞翔技术一般");
    }
}

public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior{
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("飞翔技术高超");
    }
}

public class NoFlyBehavior implements FlyBehavior {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("不会飞翔");
    }
}

public interface QuackBehavior {
    void quack();
}

public class GaGaQuackBehavior implements QuackBehavior {
    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("Ga~Ga~");
    }
}

public class NoQuackBehavior implements QuackBehavior{

    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("该鸭子不会叫");
    }
}

public abstract class Duck {
    //策略接口
    FlyBehavior flyBehavior;
    QuackBehavior quackBehavior;

    public abstract void display();//显示鸭子信息

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

    public void fly(){
        if (flyBehavior != null)
            flyBehavior.fly();
    }

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

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

//野鸭
public class WildDuck extends Duck{
    public WildDuck() {
        //飞行能力好，GaGa叫
        flyBehavior = new GoodFlyBehavior();
        quackBehavior = new GaGaQuackBehavior();
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("野鸭");
    }
}

//玩具鸭
public class ToyDuck extends Duck{
    public ToyDuck() {
        //不会飞、不会叫
        flyBehavior = new NoFlyBehavior();
        quackBehavior = new NoQuackBehavior();
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("玩具鸭");
    }
}


//北京鸭
public class PekingDuck extends Duck{
    public PekingDuck(){
        //飞行能力一般，GaGa叫
        flyBehavior = new BadFlyBehavior();
        quackBehavior = new GaGaQuackBehavior();
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("北京鸭");
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Duck wildDuck = new WildDuck();
        wildDuck.display();
        wildDuck.fly();
        wildDuck.quack();

        Duck toyDuck = new ToyDuck();
        toyDuck.display();
        toyDuck.fly();
        toyDuck.quack();
    }
}

策略模式的注意事项和细节
1.策略模式的关键是：分析项目中变化部分与不变部分

2.策略模式的核心思想是：多用组合聚合,少用继承；用行为类组合，而不是行为的继承。更有弹性

3.体现了“对修改关闭，对扩展开放”原则，客户端增加行为不用修改原有代码，只要添加一种策略（或者行为）即可避免了使用多重转移语句（ if…else if…else）

4.提供了可以替换继承关系的办法策略模式将算法封装在独立的Strategy类中使得你可以独立于其Context改变它，使它易于切换、易于理解、易于扩展

5.需要注意的是：每添加一个策略就要增加一个类，当策略过多是会导致类数目庞大

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