设计模式学习(一)——策略模式
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new_chaos 发表于4个月前
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  前段时间买了一本书《Head First设计模式》,看了第一章后才对设计模式的概念有少许了解:它其实是开发过程中很多前人的经验与智慧的总结,帮助你在开发时采取更好的方式去设计各个类、方法、以及它们之间的调用、实现方式,让代码保持灵活性的同时又能更好地复用。基于学过一块知识一定要用文字记录、总结、巩固,而不是走马观花的原则,趁最近终于有空,特将前一段时间看的关于“策略模式”的内容总结于此。

场景描述

A公司要做一套模拟鸭子的游戏,游戏中会出现各种鸭子,一边游泳戏水,一边呱呱叫,还有一些会飞。

方案1 继承

设计一个超类Duck,包含方法quack()、swim()、fly()分别模拟鸭子的叫、游泳、飞行等行为,再包含一个抽象类display(),用于展示各个鸭子不同的外观,让每个鸭子子类继承父类时实现display()。

弊端:

这样做的好处是,每个鸭子子类继承父类时就同时拥有了父类的方法,可以达到代码复用的目的,但是这样会使某些并不适合该行为的子类也具有该行为。如果某些子类鸭子,如“橡皮鸭”,它不具备某些功能(如飞行),它就不应该拥有这个飞行的功能。当然,你可以在子类中通过@Override覆盖这个方法。但是当各个不同的子类都需要通过覆盖修改不同的方法时,就会非常繁琐,而且容易出现纰漏,且这些新覆盖的方法不能被复用。如“橡皮鸭”只会叫不会飞,“木头鸭”不会叫也不会飞。以后每当有新的鸭子子类出现,你都要去检查并可能需要覆盖这些方法,想想都让人抓狂。

方案2 接口

在超类Duck中将quack()、fly()等可变的方法用接口Quackable(),Flyable()来代替,然后在每个鸭子子类中,如果具有“飞行”或“叫”这个功能就实现“飞行“或”叫“这个接口。

弊端:

代码无法复用,如果有100个子类,都具有飞行的行为,你就需要重复100次代码。

设计模式来帮忙

设计原则一:找出程序中可能需要变化的地方和不需要变化的地方,将它们独立开来。让系统中的某部分改变不会影响其他部分。

由于fly()和quack()会随着鸭子的不同而改变,所以把这两个行为从Duck类中分开,建一组新类来代表各个行为。

设计原则二:针对接口编程,而不是针对实现。

利用多态,针对超类型编程,执行时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。以前的做法是:行为来自超类的具体实现或是继承某个接口并由子类自行实现。这两种方法都捆绑于”实现“,无法方便地更改行为。现在我们利用接口代表每个行为,比如FlyBehavior,QuackBehavior,然后让各个行为类实现这些接口,然后在Duck类中只要定义这个接口的实例变量即可,这样在各个鸭子子类中如果想拥有某种特定的行为,只要用这个接口实例变量去引用具体的行为类即可。

设计原则三:多用组合,少用继承。

飞行和叫这两种不同的行为,我们分别为其建立两组不同的行为类,然后在Duck类中通过接口实例变量结合起来,这就是”组合“。使得系统具有很大的弹性,还可以”在运行时动态地改变行为“。

下面就是经过重新设计后的应用代码:

1.应用的目录结构图

2.接口FlyBehavior

1 public interface FlyBehavior {
2     public void fly();
3 }

 3.接口QuackBehavior

1 public interface QuackBehavior {
2     public void quack();
3 }

4.Fly行为的一个实现——FlyNoWay

1 public class FlyNoWay implements FlyBehavior{
2     @Override
3     public void fly() {
4         System.out.println("I can not fly.");
5     }
6 }

5.Fly行为的另一个实现——FlyWithWings

1 public class FlyWithWings implements FlyBehavior {
2     @Override
3     public void fly() {
4         System.out.println("I can fly!");
5     }
6 }

6.Fly行为的又另一个实现——FlyRocketPowered 

1 public class FlyRocketPowered implements FlyBehavior{
2     @Override
3     public void fly() {
4         System.out.println("I am flying with a rocket.");
5     }
6 }

7.父类Duck

复制代码

1 public abstract class Duck {
 2     FlyBehavior flyBehavior;
 3     QuackBehavior quackBehavior;
 4     public abstract void display();
 5     public void performFly(){
 6         flyBehavior.fly();
 7     }
 8     public void performQuack(){
 9         quackBehavior.quack();
10     }
11     public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb){
12         this.flyBehavior = fb;
13     }
14     public void setQuackBehavior(QuackBehavior qb){
15         this.quackBehavior=qb;
16     }
17 }

复制代码

8.Duck的一个子类——绿头鸭MallardDuck

复制代码

1 public class MallardDuck extends Duck{
 2     public MallardDuck() {
 3         flyBehavior = new FlyWithWings();
 4         quackBehavior = new QuackWithGuaGua();
 5     }
 6 
 7     @Override
 8     public void display() {
 9         System.out.println("I am a MallardDuck.");
10         
11     }
12 }

复制代码

9.Duck的另一个子类——模型鸭ModelDuck

复制代码

1 public class ModelDuck extends Duck {
 2     public ModelDuck() {
 3         flyBehavior = new FlyNoWay();
 4         quackBehavior = new QuackNoWay();
 5     }
 6     
 7     @Override
 8     public void display() {
 9         System.out.println("I am a ModelDuck.");        
10     }
11 }

复制代码

10.应用模拟器(执行主类):MiniDuckSimulator

复制代码

1 public class MiniDuckSimulator {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4         Duck mallardDuck = new MallardDuck();
 5         mallardDuck.display();
 6         mallardDuck.performFly();
 7         mallardDuck.performQuack();
 8         Duck modelDuck = new ModelDuck();
 9         modelDuck.display();
10         modelDuck.performFly();
11         modelDuck.performQuack();
12         modelDuck.setFlyBehavior(new FlyRocketPowered());
13         modelDuck.performFly();
14     }
15 
16 }

复制代码

执行代码,得到的结果如下:

总结

策略模式定义了算法族,分别封装起来,让它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。这是书里给出的策略模式的定义,依我个人的理解,这种模式的关键就是要将系统中的可变行为抽象出来,单独进行封装,用一组行为类(算法族)来实现该特定的接口,这样任何类(如Duck)如果想拥有这些算法族中的某个算法,都可以通过定义接口实例变量而拥有该整个算法族,在子类中再对该变量进行赋值。像这个例子里,通过定义了FlyBehavior,这样以后任何想有飞行行为的类如飞机,都可以调用这个接口及实现它的各个飞行类。且飞行行为的变化可以通过增加新的飞行类来实现,不会对其他部分(如quack()、display()等行为,亦或是已拥有某些特定飞行行为的对象)造成任何影响,即”算法的变化独立于使用算法的客户“。而且各个飞行行为之间也可以互相替换。即 setFlyBehavior(Flybehavior fb)

可见,设计模式的应用让整个项目的代码拥有了极大的灵活性,且达到了代码复用的效果。设计模式其实是一种设计上的思维方式,是前人的智慧和经验的总结,其真正的精髓不是看过就能学会的,还是需要在实际应用中不断地实践摸索,慢慢体会。

文章中如果有任何问题,欢迎大家指正。

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new_chaos
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