设计模式——策略模式

1、定义:

定义一系列算法,将每个算法封装到具有公共接口的一系列策略类中,从而使它们可以相互替换,并让算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。

简单来说,就是“准备一组算法,并将每一个算法封装起来,使得它们可以互换”

2、模式原理

这里写图片描述

3、实例讲解

书中以一个例子来开展策略模式,方便理解。
1: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,设计一个鸭子超类,并让各种鸭子继承此超类。
所有的鸭子都会呱呱叫(Quack)也会游泳(Swim)所以由超类负责处理这部分的实现代码。每一种鸭子的外观都不同,所以display()方法是抽象的。

class abstract Duck{

    public void quack(){};
    public void swim(){};
    public abstract void display();
}
class MallardDuck extends Duck{
    @Override
    public void display(){
    //外观是绿头
    }
}
class RedheadDuck extends Duck{
    @Override
    public void display(){
    //外观是红头
    }
}

主管之后希望鸭子能飞。
设想:只需要在Duck类中加上fly()方法,然后让所有鸭子都会继承fly().

class abstract Duck{ 
    public void quack(){}; 
    public void swim(){}; 
    public void fly(){}; 
    public abstract void display(); 
}

但是,可怕的问题发生了:发现很多的“橡皮鸭子”在天上飞。所以并非Duck所有的子类都会飞。像橡皮鸭子这样没有生命的鸭子。
当涉及“维护”时,为了“复用”目的而使用继承,结局并不完美。
这时候想到继承。可以把橡皮鸭类中的fly()方法覆盖掉。

class RubberDuck extends Duck{ 
    @Override
    public void quack(){ 
    } 
    @Override 
    public void display(){ 
    //橡皮鸭
    }
    @Override 
    //覆盖,变成什么事都不做 
    } 
}

认识到继承可能不是答案,每当有新的鸭子子类出现,他就要被迫检查并可能需要覆盖fly()和quark()……所以我们需要一个更清晰的方法,让“某些”鸭子类型可飞或可叫。
我们可以把fly()从超类中取出来,放进一个“Flyable接口”中,这么一来,只有会飞的鸭子才实现此接口,同样的方式,也可以设计一个“Quackable接口”。

interface Flyable{ 
    public void fly();
 }
interface Quackable{ 
    public void quack();
 }
 class Abstract Duck{ 
    public void swim();
    public void abstract display();
 }
class MallardDuck extends Duck implements Flyable,Quackable{    
    @Override 
    public void display() { } 
    @Override
    public void fly() { } 
    @Override 
    public void quack(){ } 
}

你会发现虽然Flyable与Quackable可以解决“一部分”问题,但是却造成代码无法复用,这只能算是从一个噩梦跳进另一个噩梦。甚至,在会飞的鸭子中,飞行的动作可能还用多种变化。

现在我们知道使用继承并不能很好地解决问题,因为鸭子的行为在子类里不断地改变,并且让所有的子类都有这些行为是不恰当的,Flyable与Quackable接口一开始似乎还挺不错,但是java接口不具有实现代码,所以继承接口无法达到代码的复用。这就意味着:无论何时你需要修改某个行为,你必须得往下追踪并在每一个定义此行为的类中修改它,一不小心,可能会造成新的错误。

幸运的是,有一个设计原则,恰好适用于此状况:

第一个设计原则:
找出应用中可能需要变化之处,把它们独立起来,不要和那些不需要变化的代码混在一起。

把会变化的部分取出并封装起来,以便以后可以轻易地改动或扩充此部分,而不影响不需要变化的其他部分了。

第二个设计原则:
针对接口编程,而不是针对实现编程。

interface FlyBehavior{ 
    void fly(); 
} 
class FlyWithWings implements FlyBehavior
{ 
    @Override 
    public void fly() { 
    //实现鸭子的飞行动作 
    } 
} 
class FlyNoWay implements FlyBehavior
{ 
    @Override 
    public void fly() { 
    //什么都不做,不会飞 
    }
 }

利用接口代表每个行为,FlyBehavior与QuackBehavior,而行为的每个实现都将实现其中的一个接口。

所以这次鸭子类不会负责实现Flying与Quacking接口,反而是由我们制造一组其他类专门实现FlyBehavior与QuackBehavior,这就称为“行为”类。由行为类而不是Duck类来实现行为接口。

我们的新设计中,鸭子的子类将使用接口(FlyBehavior与QuackBehavior)所表的行为,所以实际的“实现”不会被绑死在鸭子的子类中。

这里有一个问题:为什么非要把FlyBehavior设计成接口,为何不适用抽象超类,这样不就可以使用多态了吗?
“针对接口编程”真正的意思是“针对超类型编程”。

这里所谓的“接口”有多个含义,接口是一个“概念”,也是一种java的interface构造。“针对接口编程”,关键就在多态,利用多态,程序可以针对超类型编程,执行时会根据实际状况执行到真正的行为,不会被绑死在超类型的行为上。
实现鸭子的行为

interface QuackBehavior{ 
    void quack(); 
} 
class Quack implements QuackBehavior{ 
    @Override 
    public void quack() 
    { 
        //实现鸭子呱呱叫 
    } 
} 

class Squeak implements QuackBehavior{
     @Override 
     public void quack() {
         //橡皮鸭吱吱叫
    }
} 
 
class MuteQuack implements QuackBehavior{ 
    @Override
     public void quack() {
         //什么都不做,不会叫
    } 
}

这样的设计,可以让飞行和呱呱叫的动作被其他的对象复用,因为这些行为已经与鸭子类无关了。
而我们可以新增一些行为,不会影响到既有的行为类,也不会影响“使用”到飞行行为的鸭子类。

此时的鸭子类可以整合为:

abstract class Duck{ 
    FlyBehavior flyBehavior;
    QuackBehavior quackBehavior;
    public void performQuack(){ 
        quackBehavior.quack();
    } 
    public void performFly(){ 
        flyBehavior.fly(); 
    } 
    public abstract void display();
    public void swim(){ }
    }
}

实现该类:

class MallardDuck extends Duck
{
    public MallardDuck(){
        quackBehavior=new Quack(); //实现了具体的方法
        flyBehavior=new FlyWithWings(); //实现了具体的方法
    }
    @Override 
    public void display()
     { 
         System.out.println("I'm a real Mallard duck"); 
     }
     //可以新增两个setter方法,初始化Beavior,在类外部可以使用该方法
     public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb){ 
         flyBehavior=fb; 
     } 
     public void setQuackBehavior(QuackBehavior qb){ 
        quackBehavior=qb; 
     }
}

4、优缺点

在全面解析完后,我来分析下其优缺点:
4.1优点


  1. 策略类之间可以自由切换 由于策略类都实现同一个接口,所以使它们之间可以自由切换, 易于扩展 。
  2. 增加一个新的策略只需要添加一个具体的策略类即可,基本不需要改变原有的代码,符合“开闭原则“
  3. 避免使用多重条件选择语句(if-else),充分体现面向对象设计思想。

4.2 缺点

  1. 客户端必须知道所有的策略类,并自行决定使用哪一个策略类。
  2. 策略模式将造成产生很多策略类,可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。
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