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策略模式

场景

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设计鸭子模拟器系统,实现具有各种行为组合的鸭子

• 刚开始设计时,此系统设计了标准的OO技术,设计了一个鸭子超类,并让各种鸭子继承此超类

问题引入 : "让鸭子会飞! 此程序需要会飞的鸭子(火箭喷射鸭)" "鸭子的叫声不同(橡皮鸭, 模型鸭)"

较差的实现方式

• 在超类中增加fly()方法,并给予实现.

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  • 所有的鸭子都将拥有飞行的能力,但是并不是所有的鸭子都能飞(橡皮鸭)

  • 解决: 让不会飞的鸭子重写fly方法,什么也不做

  • 思考: 如果系统后续有各种各样的行为要增加(假设有50个), 并且每种行为有多种实现,并且一个鸭子可能有各种行为的组合 , 那么不具备这些能力的鸭子都要进行重写,这是一个好的设计吗?

• 将飞行行为定义成接口,让鸭子子类去实现

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  • 假设现在有100种鸭子,定义一个飞行的接口, 需要让有飞行能力的鸭子全部进行重写, 这样一来代码会重复很多,这是一个差劲的设计.

如何解决

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• 问题出现在哪里?

继承的问题：对类的局部改动，尤其超类的局部改动，会影响所有子类部分。影响会有溢出效果

超类挖的一个坑，每个子类都要来填，增加工作量，复杂度O(N^2) (增加N个行为,每个行为N个类来改)。不是好的设计方式

• 如何设计

  • 分离可变部分和不可变部分
    • 不经常变动部分: Duck类
    • 可变部分: 可能新增的各种行为 fly() , quack()
  • 这次鸭子类不会负责实现Flying和Quacking接口,反而是由我们制造一组其他类专门实现FlyingBehavior和QuackBehavior接口, 这称为"行为类", 由行为类而不是Duck类来实现行为接口
  • 关键在于,鸭子现在会将飞行和呱呱叫的动作"委托"(delegate) 别人代理,而不是使用定义在Duck类(或子类)内的呱呱叫和飞行方法

• 类图设计

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• 重构后的分析
  • 鸭子需要什么行为组合都能自行决定
  • 可以在运行中动态改变自己的行为( setBehavior )

策略模式总结

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定义:策略模式定义了算法族(行为族),分别封装起来,让它们之间可以相互替换,此模式让算法的变化部分 (鸭子行为) 独立于算法的客户(鸭子)

• 模式的理解
  • 角色
    • 拥有行为的主体(鸭子)
    • 各种不同的行为,每种行为都有各种实现(飞行 / 叫声)
  • 细节
    • 主体使用组合行为的方式, 让主体任意的组合需要的行为
    • 可以在运行中动态改变自己的行为( setBehavior )

核心代码部分

• 鸭子类

public abstract class Duck {
    FlyBehavior flyBehavior;        //飞行行为
    QuackBehavior quackBehavior;    //叫声行为

    public Duck() {
    }

    public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb) {
        flyBehavior = fb;
    }

    public void setQuackBehavior(QuackBehavior qb) {
        quackBehavior = qb;
    }

    abstract void display();

    public void performFly() {
        flyBehavior.fly();
    }

    public void performQuack() {
        quackBehavior.quack();
    }

    public void swim() {
        System.out.println("All ducks float, even decoys!");
    }
}

• 行为接口 (飞行\叫声)

  public interface FlyBehavior {
    public void fly();
  }
  
  public interface QuackBehavior {
    public void quack();
  }
  

• 实现行为接口

  //不会飞行
  public class FlyNoWay implements FlyBehavior {
    public void fly() {
        System.out.println("I can't fly");
    }
  }
  //呱呱叫
  public class Quack implements QuackBehavior {
    public void quack() {
        System.out.println("Quack");
    }
  }
  

• 具体的鸭子

  //模型鸭, 不会飞,只会呱呱叫
  public class ModelDuck extends Duck {
    public ModelDuck() {
        flyBehavior = new FlyNoWay();
        quackBehavior = new Quack();
    }
  
    public void display() {
        System.out.println("I'm a model duck");
    }
  }
  

• 鸭子模拟器(主程序)

  public class MiniDuckSimulator {
  
    public static void main(String[] args) {
  
        MallardDuck mallard = new MallardDuck();
        RubberDuck  rubberDuckie = new RubberDuck();
        DecoyDuck   decoy = new DecoyDuck();
  
  
        mallard.performQuack();
        rubberDuckie.performQuack();
        decoy.performQuack();
  
        Duck     model = new ModelDuck();
        model.performFly();
          //运行中改变行为
        model.setFlyBehavior(new FlyRocketPowered());
        model.performFly();
    }
  }
  

• 输出结果

  Quack
  Squeak
  << Silence >>
  I can't fly
  I'm flying with a rocket
  

参考

​ 书籍: HeadFirst设计模式

​ 代码参考地址: 我就是那个地址