我所知道设计模式之策略模式

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前言介绍


接下里介绍的是Java 的设计模式之一:策略模式

我们还是以一个问题进行展开,引入策略模式

现在有有各种鸭子(比如 野鸭、北京鸭、水鸭)等,而鸭子有各种行为,比如 叫、飞行等)

请你显示鸭子的信息

你会怎么做?

一、使用传统方式解决问题

image.png

创建共有的鸭子抽象类,然后根据不同类型实现各自的特点

传统方式原理类图

image.png

我们根据思路创建抽象类

abstract class Duck {

    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() {
        System.out.println("鸭子会飞翔~~~");
    }
}

接下来创建各自的鸭子,有北京鸭、玩具鸭、野鸭等等

class PekingDuck extends Duck {

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("~~北京鸭~~~");
    }

    //因为北京鸭不能飞翔,因此需要重写 fly 
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("北京鸭不能飞翔");
    }
}
class ToyDuck extends Duck {

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("玩具鸭");
    }

    //需要重写父类的所有方法
    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("玩具鸭不会飞翔~~~");
    }
}
class WildDuck extends Duck {

    @Override
    public void display() {
        System.out.println(" 这是野鸭 ");
    }
}

传统的方式实现的问题分析和解决方案


其它鸭子都继承了Duck 类,fly方法让所有子类都会飞了,这是错的

上面说的 1 的问题,其实是继承带来的问题:对类的局部改动,尤其超类的局部改动,会影响其他部分。会有溢出效应

为了改进 1 问题,我们可以通过重写覆盖 fly 方法来解决

问题又来了,如果我们有一个玩具鸭子 ToyDuck, 这样就需要 ToyDuck 去覆盖 Duck 的所有实现的方法

针对于玩具鸭,有什么办法解决这种问题呢?推荐使用:策略模式

二、什么是策略模式


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

这算法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

策略模式原理类图

image.png

说明:从上图可以看到,客户 context 有成员变量 strategy 或者其他的策略接口,至于需要使用到哪个策略,我们可以在构造器中指定

三、使用策略模式解决问题

image.png

接下来根据思路创建创建飞翔策略的接口

interface FlyBehavior {
    void fly(); //  子类具体实现
}

接下来我们实现飞翔策略,有不同的飞翔情况:飞的好、不能飞

class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~");
    }
}

class NoFlyBehavior implements FlyBehavior{

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(" 不会飞翔    ");
    }
}

接下来我们创建抽象类鸭子,聚合不同策略的接口

abstract class Duck {

    //属性, 策略接口
    FlyBehavior flyBehavior;

    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;
    }
}

这时我们就可以根据不同的鸭子情况,实现不同的策略情况

class WildDuck extends Duck {

    //构造器,传入 FlyBehavor 的对象
    public    WildDuck() {
        //野鸭飞的很好
        flyBehavior = new GoodFlyBehavior();
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println(" 这是野鸭 ");
    }
}
class ToyDuck extends Duck {

    public ToyDuck() {
        //玩具鸭不会飞翔
        flyBehavior = new NoFlyBehavior();
    }
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("玩具鸭");
    }
    //需要重写父类的所有方法
    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
    }
}

在初始化的时候可以根据自己的情况聚合对应策略的方法

public static void main(String[] args) {
        
    WildDuck wildDuck = new WildDuck();
    wildDuck.fly();//

    ToyDuck toyDuck = new ToyDuck();
    toyDuck.fly();
}
运行结果如下:
飞翔技术高超 ~~~
不会飞翔

四、策略模式的注意事项和细节


策略模式的关键是:分析项目中变化部分与不变部分

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

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)

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 类中使得你可以独立于其 Context 改变它,使它易于切换、易于理解、易于扩展

需要注意的是: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

参考资料


尚硅谷:设计模式(韩顺平老师):策略模式

Refactoring.Guru:《深入设计模式》

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