设计模式—— 策略模式

Posted 2022-10-29 玛丽莲茼蒿

无论是7个设计原则还是设计模式，完全遵循是很难的，但应有意识尽量遵循。

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“以往是代码复用，设计模式是经验复用” 

接下来，会在设计模式的讲解中贯穿设计原则

策略模式总结

对于经常发生变化的代码，我们脑子里要有这样的图：

把“变化”拿出来，这就完成了策略模式的第一步。

第二步就是把各种变化写成算法族。

 这就实现了策略模式。

初始化的时候，子类需要什么行为，直接从算法族里拿。

运行时，也可以任意切换算法族。最容易理解的例子便是“游戏时，角色把武器剑切换成刀，然后又切换成箭”

问题描述

       公司做了一套模拟鸭子游戏: SimUDuck。游戏中会出现各种鸭子，一边游泳戏水，一边呱呱叫。  

版本（一） 

        下面这个版本是所有学过面向对象基础（封装-继承-多态）的人都能设计出来的，也是第一直觉的。

 

        如果我要新增一个鸭子，只需要增加一个类去继承超类Duck，然后重写display（）方法就可以了。我们利用了继承带来的优点——对于quack（）和swim（）这种鸭子共有的行为，实现了代码的复用，这种设计听起来很不错。

        但是如果甲方要求给鸭子增加一个新的行为fly（）呢？那么就在超类里增加一个fly方法，对于绿头鸭和红头鸭来说都会飞，这样是行得通的。

        可是如果我们有更多其他的鸭子，他们有的会飞有的不会飞，叫声也不一样。这是我们发现，对于不同的鸭子类，不仅dispaly()需要重写，quack()和fly()也需要每次判断、重写。

        比如，新来了一个橡皮鸭，quack要重写成“吱吱叫”，fly要重写成“不会飞”。

        又来了一个木头傻鸭，我们又要进行判断，判断结果是它不会叫也不会飞，进而重写quack和fly。

         由此可以看出，版本（一）只利用了继承，虽然带来了代码复用的优点。但也带来了继承的弊端：

• quack和fly的代码在多个子类中重复
• 每当有新的鸭子出现，程序员就要被迫检查新鸭子有没有quack和fly的行为
• 很难知道鸭子的全部行为。如果又出现类似fly的新行为，又要更改超类，进而“牵一发而动全身”，重新判断各个子类有没有这个行为。
• 运行时的行为不易发生改变。比如运行的时候鸭子翅膀断了（我好残忍），没有使其变得不会飞的代码

所以，只使用继承是不行的。

版本（二）

根据我们的设计原则——封装变化

        首先理解什么是“变化”：就是经常需要扩充、修改的部分

        如果每次新的需求一来，都会使某方面的代码发生变化，那么你就可以确定，这部分的代码需要被抽出单独封装起来。这样我们以后就可以轻易扩充此部分，而不影响其他稳定的代码。

fly()和quack()经常发生扩充或修改，我们把它们取出来。

我们采用接口的方式将fly和quack行为独立出来：

 但我们又会面对接口带来的弊端：

• 在各个鸭子类中，要实现大量fly()和quack()的重写，和版本（一）相比，好像并没有好到哪里去（继承带来的代码量重复消除了，但是转移到接口上去了）

那如何更好地“封装变化”呢？我们不让各个鸭子类自己去实现fly和quack，而是制造专门实现fly和quack行为的类，这就称为“行为类”

 版本（三）

 除了用到前面的“封装变化”原则外，版本（三）还用到了面向接口编程原则和多用聚合少用继承原则，使得鸭子的行为在运行时可以动态改变。

面向接口编程原则 / 依赖倒置原则：面向接口编程，而不是面向实现编程。

多用聚合少用继承原则：鸭子的行为不是继承来的，而是和行为类组合来的。这种组合体现在“行为类的引用作为Duck类的成员变量”

组合的定义见：

java学习笔记（七）—— 封装（类与对象）_玛丽莲茼蒿的博客-CSDN博客

封装起来的各种fly行为类和quack行为类又叫“算法族” ，这就是本节要学的策略模式。

策略模式：定义了算法族，封装起来，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

完整代码如下： 

 

 

 Duck.java

abstract public class Duck 
    FlyBehavior flyBehavior;
    QuackBehavior quackBehavior;
    public void swim()
        System.out.println("是个鸭子都会游泳，难道有不会的吗？");
    
    public abstract void display();
    public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior)
        this.flyBehavior = flyBehavior;
    
    public void setQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior)
        this.quackBehavior = quackBehavior;
    
    public void performFly()
        flyBehavior.fly();
    
    public void performQuack()
        quackBehavior.quack();
    

实现一个绿头鸭MallardDuck.java

public class MallardDuck extends Duck
    public MallardDuck() //依赖传递法（一）
        flyBehavior = new FlyWithWings(); //初始化，绿头鸭可以飞
        quackBehavior = new Quack(); //初始化，绿头鸭呱呱叫
    

    @Override
    public void display() 
        System.out.println("我有绿色的头");
    

客户端测试：

public class Client 
    public static void main(String[] args) 
        MallardDuck mallardDuck = new MallardDuck();
        mallardDuck.display();
        mallardDuck.swim();
        mallardDuck.performFly();
        mallardDuck.performQuack();

        //现在，绿头鸭突然失去了翅膀
        System.out.println("-----------\\nUnfortunately, 绿头鸭失去了翅膀\\n-----------");
        mallardDuck.setFlyBehavior(new FlyNoWay());
        mallardDuck.performFly();
    

看，对绿头鸭fly行为的更改是不是十分方便！

如果甲方提出来一个“用火箭带着鸭子飞”的fly行为，我们也很容易加上去。只需要新增一个fly的行为类就可以了

public class FlyWithRocket implements FlyBehavior
    @Override
    public void fly() 
        System.out.println("火箭带着飞");
    

测试一下：

public class Client 
    public static void main(String[] args) 
        MallardDuck mallardDuck = new MallardDuck();
        mallardDuck.display();
        mallardDuck.swim();
        mallardDuck.performFly();
        mallardDuck.performQuack();

        //现在，绿头鸭突然失去了翅膀
        System.out.println("-----------\\nUnfortunately, 绿头鸭失去了翅膀\\n-----------");
        mallardDuck.setFlyBehavior(new FlyNoWay());
        mallardDuck.performFly();

        //但是绿头鸭有了火箭
        mallardDuck.setFlyBehavior(new FlyWithRocket());
        mallardDuck.performFly();
    

新场景

 

        这里的Character就是上述例子中的超类Duck，我们要把经常发生变化的“使用武器行为”拿出来单独封装，并给出各个行为类（算法族）。

• 这样，如果游戏发生更新，有了新的武器出现，直接加一个行为类就能实现扩充。
• 如果游戏发生更新，要在中秋节那天增加一个新角色“嫦娥”，只需要新增一个嫦娥类继承超类Character，然后。。。
• 如果公司收到大量玩家的建议，“挥剑”动作太丑了要修改，那么也需要修改SwordBehavior这个行为类就可以了。
• 游戏进行时（程序运行时），可以通过setter方法动态切换角色的武器

 答案：