设计模式十四—— 状态模式/策略模式

Posted 2020-12-10 songzw

第二十一章 状态模式

21.1 基本介绍

1. 状态模式（State Pattern）：它主要用来解决对象在多种状态转换时，需要对外输出不同的行为的问题。状态和行为是一一对应的，状态之间可以相互转换。
2. 当一个对象的内在状态改变时，允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。

21.2 角色及职责

• Context 类为环境角色，用于维护 State 实例，这个实例定义了当前的状态
• State 是抽象状态角色，定义一个接口封装与 Context 的一个特定接口相关的行为
• ConcreteState 具体的状态角色，每个子类实现一个与 Context 的一个状态相关的行为

21.3 注意事项和细节

1. 代码有很强的可读性，状态模式将每个状态的行为封装到对应的一个类中。
2. 方便维护，将容易产生问题的 if-else 语句删除了，如果把每个状态的行为都放到一个类中，每次调用方法时都要判断当前是什么状态，不但会产出很多 if-else 语句，而且容易出错。
3. 符合“开闭原则”，容易增删状态。
4. 会产生很多类，每个状态都要一个对应的类，当状态过多时会产生很多类，加大维护难度。
5. 应用场景：当一个事件或者对象有很多种状态，状态之间会相互转换，对不同的状态要求有不同的行为的时候， 可以考虑使用状态模式。

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第二十二章 策略模式

22.1 基本介绍

1. 策略模式（Strategy Pattern）中，定义算法族（策略组），分别封装起来，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。
2. 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）。

22.2 应用实例

不同种类的鸭子（如野鸭、北京鸭、水鸭等）有不同的行为（如叫、飞行等），要求显示各种鸭子的行为信息。使用策略模式，即分别封装行为接口，实现算法族，超类里放行为接口对象，在子类里具体设定行为对象。原则就是： 分离变化部分，封装接口，基于接口编程各种功能。此模式让行为的变化独立于算法的使用者。

// 飞行 行为的接口
public interface FlyBehavior {   
   void fly(); // 子类具体实现
}

// 飞行行为的具体实现 1
public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {
   @Override
   public void fly() {
      System.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~");
   }
}

// 飞行行为的具体实现 2
public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {
   @Override
   public void fly() {
      System.out.println(" 飞翔技术一般 ");
   }
}

// 叫 行为的接口
public interface QuackBehavior {
   void quack();//子类实现
}

// 鸭子的抽象类
public abstract class Duck {
   //属性, 策略接口
   FlyBehavior flyBehavior;
   //其它属性<->策略接口
   QuackBehavior quackBehavior;  
   public Duck() {  
   }
   public abstract void display();//显示鸭子信息   
   public void quack() {
      System.out.println("鸭子嘎嘎叫~~");
   }   
   public void swim() {
      System.out.println("鸭子会游泳~~");
   }   
   public void fly() {   //改进       
      if(flyBehavior != null) {
         flyBehavior.fly();
      }
   }
   public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior) {
      this.flyBehavior = flyBehavior;
   }  
   public void setQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior) {
      this.quackBehavior = quackBehavior;
   }   
}

// 具体的鸭子类 1：野鸭
public class WildDuck extends Duck {
   //构造器，传入FlyBehavor 的对象
   public  WildDuck() {
      flyBehavior = new GoodFlyBehavior();
   }
   @Override
   public void display() {
      System.out.println(" 这是野鸭 ");
   }
}

// 具体的鸭子类 2：北京鸭
public class PekingDuck extends Duck {  
   //假如北京鸭可以飞翔，但是飞翔技术一般
   public PekingDuck() {
      flyBehavior = new BadFlyBehavior();     
   }  
   @Override
   public void display() {
      System.out.println("~~北京鸭~~~");
   }  
}

public class Client {
   public static void main(String[] args) {
      WildDuck wildDuck = new WildDuck();
      wildDuck.fly();
      
      PekingDuck pekingDuck = new PekingDuck();
      pekingDuck.fly();      
      //动态改变某个对象的行为, 北京鸭 
      pekingDuck.setFlyBehavior(new GoodFlyBehavior());
      System.out.println("北京鸭的实际飞翔能力");
      pekingDuck.fly();
   }
}

22.3 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 类中使得我们可以独立于其 Context 改变它，使它易于切换、易于理解、易于扩展。
5. 注意：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。

22.4 在 JDK 中的应用

JDK 的 Arrays 的 Comparator 使用了策略模式，可以自定义不同的排序策略（升序、降序）。

// 1. 实现了 Comparator 接口（策略接口）
// 2. 匿名类对象 new Comparator<Integer>(){..} 就是实现了 策略接口 的对象
// 3. public int compare(Integer o1, Integer o2){} 指定具体的处理方式
// 升序排列 （匿名类对象实现）
Comparator<Integer> comparator = new Comparator<Integer>() {
   public int compare(Integer o1, Integer o2) {
      if (o1 > o2) {
         return -1;
      } else {
         return 1;
      }
   };
};
Arrays.sort(data, comparator);
// 降序排列 （lamada 表达式实现）
Arrays.sort(data, (var1, var2) -> {
   if(var1.compareTo(var2) > 0) {
      return 1;
   } else {
      return -1;
   }
});