设计模式–策略模式

Posted 2023-02-18 Mario_oo

设计模式–策略模式

@(设计模式)[策略模式|读书笔记|Head First设计模式]

策略模式：该模式定义了算法族，让算法和对象分开，使得算法可以独立于使用它的对象而变化。

例子

设计一套成功的模拟鸭子游戏：游戏中会出现各种鸭子，一边游泳戏水，一边呱呱叫。

如上图所示，我们定义一个Duck父类，实现其中quack()和swim()方法，并定义一个抽象的方法display(); 具体的子类继承父类Duck的quack()和swim()方法，并实现其特定的display()方法。
新需求：现在我们需要根据鸭子的不同加上会飞的功能。

如上图所示，在父类Duck中增加一个新方法，会使得某些并不适合该行为的子类也具有该行为。（ 对代码做局部修改，影响的层面不只是局部。（如例子中会导致会飞的橡皮鸭））所以我们在其特定的子类中必须覆盖重写其方法，来体现出该鸭子的特殊性。（橡皮鸭。）
如果又来一种新种类的鸭子（诱饵鸭–既不会飞也不会叫）我们又要在其子类中重写其各种方法。

利用继承的方式来提供Duck的行为，会导致：
1.代码在多个子类中重复。
2.在父类中的改变会牵一发而动全身，造成其他子类的鸭子不想要的改变。
3.运行时的行为不容易改变。
4.很难知道所有鸭子的全部行为。

这时大家可能会想到利用接口来辅助
把fly()和quack()从父类中抽取出来，定义在接口中，每个具体的子类来实现其接口方法。

虽然利用接口可以解决问题。但是这么一来重复的代码会变得更多，并且代码无法复用。

总结问题

我们已经知道使用继承并不能很好地解决问题，鸭子的行为在子类是不断变化的，如果修改父类的方法(给鸭子增加一个新的行为)就会导致所有的子类都具有该行为，必须在子类中重写这些方法，这显然不能很好的解决问题。 将新的行为接口化，看起来能解决问题(例如：只有会飞的鸭子才能继承Flyable)，但是Java接口中的方法没有具体实现的代码，继承接口无法达到代码复用。这意味着：无论何时你需要修改某个行为，都必须追中到每一个继承此接口的类中修改它，一不小心，可能造成新的错误。
一个好的设计原则应该找出应用中可能需要变化的地方，把这些方法“封装”起来，不要和那些不需要变化的代码混在一起，好让其他部分不受到它的影响。

解决方法：
1.对于Duck类，分开变化和不会变化的部分。

我们知道Duck类的fly()和quack()会随着鸭子的不同而改变。为了把这两个行为从Duck类中分开，我们将其取出，建立一组新类来代表每个行为。
设计原则：针对接口编程，而不是针对实现编程。
鸭子的行为被放在分开的类中，此类专门提供某行为接口的实现。这样，Duck类就不需要知道行为的实现细节。
下图为我们抽取出Duck类的fly()方法。将其定义为接口，并且有多种具体实现该接口的类。

在这种新的设计方法中，鸭子的子类将使用接口所表现出来的行为（FlyWithWings和FlyNoWay），实际的“实现过程”不会绑死在鸭子的子类中。
抽取Duck类中的quack()方法与之类似这里不再赘述。

2.整合鸭子的行为。

如下图所示，在Duck类中“加入两个实例变量”，声明为接口类型(FlyBehavior和QuackBehavior)，每个鸭子对象都会动态的设置这些变量以在运行时引用正确的行为。（例如：FlyWithWings、FlyNoWay）

现在我们来实现performQuack()

public class Duck
    QuackBehavior quackBehavior;//接口类型
    FlyBehavior flyBehavior;
    ...省略其他
    //具体实现
    public void performQuack()
        quackBehavior.quack();   //委托给具体行为类
    
    public void performFly()
        flyBehavior.fly(); //委托给具体行为类
    
    ...省略其他

对于具体子类例如：MallardDuck类。

public class MallardDuck extends Duck
    public MallardDuck()
    ...省略其他，以fly()为例子
        flyBehavior =new FlyWithWings();
            
            //继承父类方法
    public void display()
        System.out.println("I'am a real Mallard duck"); 
        

当绿头鸭MallardDuck实例化时，它的构造器会把继承来的flyBehavior实例变量初始化成FlyWithWings类型的实例(FlyWithWings是FlyBehavior的具体实现类)，同样的处理方式可以用到其他行为上，这里我们省略，只以fly()为例。
目前的做法已经可以基本实现问题要求，接下来我们继续优化：在鸭子子类中通过“设定方法”(setter method)来设定鸭子行为，而不是在鸭子的构造器中实例化。

Duck类

public class Duck
    QuackBehavior quackBehavior;//接口类型
    FlyBehavior flyBehavior;
    ...省略其他
    //具体实现
    public void performQuack()
        quackBehavior.quack();   //委托给具体行为类
    
    public void performFly()
        flyBehavior.fly(); //委托给具体行为类
    
    ...省略其他
    public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb)
    flyBehavior=fb;
    
    public void setQuackBehavior(QuackBehavior qb)
    quackBehavior=qb;
           

FlyBehavior接口类和其具体行为实现类

//接口类
public interface FlyBehavior
    public void fly(); 
    

//具体行为实现类
public class FlyWithWings implments FlyBehavior
    public void fly()
        System.out.println("I'am flying!!");
    

//具体行为实现类
public class FlyRocketPowered implments FlyBehavior
    public void fly()
        System.out.println("I'am  flying with a rocket!!");
    

//具体行为实现类
public class FlyNoWay implments FlyBehavior
    public void fly()
        System.out.println("I can't fly!!");
    

同理QuackBehavior接口类和其具体行为实现类

//接口类
public interface QuackBehavior
    public void quack(); 
    

//具体行为实现类
public class Quack implments FlyBehavior
    public void quack()
        System.out.println("Quack");
    

//具体行为实现类
public class MuteQuack implments FlyBehavior
    public void quack()
        System.out.println("I can't quack!!");
    

具体的子类这里我们列出一个(ModelDuck)

//接口类
public class ModelDuck extends Duck
    public ModelDuck()
        flyBehavior =new FlyNoWay();
        quackBehavior=new Quack();
    
    public void display()
        System.out.println("I'am a model duck");
    

测试程序类DuckSimulator.java

//接口类
public class DuckSimulator
    public static void main(String[] args)
        Duck model =new ModelDuck();
        model.performFly();
        model.setFlyBehavior(new FlyRocketPowered());
        model.performFly();
    

这样优化，就可以动态的改变子类鸭子的飞行行为。

至此，鸭子模拟器的设计已经完成，如上图所示，我们来总结下封装行为的大局观.

鸭子的子类继承Duck类，飞行行为实现FlyBehavior接口，叫声行为实现QuackBehavior接口。并且定义了setFlayBehavior()和setQuackBheavior()方法，可以动态改变鸭子的行为。这就是应用策略模式的好处。将鸭子的“一组行为”（一族算法）封装起来，可以针对不同的鸭子定义不同的行为（算法），并且行为的变化（算法的变化）也独立于具体的鸭子。

设计原则：多用组合，少用继承。针对接口编程，而不是针对实现编程。

使用组合建立系统具有很大的弹性，不仅可以将算法族封装成类，更可以“在运行时动态地改变行为”，只要组合的行为对象符合正确的接口标准即可。