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策略模式 ​

image-20230121142506226

1.策略模式基本介绍 ​

  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. 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）。
  • 策略模式的原理类图

image-20230121142643072

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

2.案例场景 ​

  • 编写鸭子项目，具体要求如下:
  1. 有各种鸭子(比如 野鸭、北京鸭、水鸭等， 鸭子有各种行为，比如 叫、飞行等)
  2. 显示鸭子的信息

3.代码实现 ​

3.1传统方案解决鸭子问题的分析和代码实现 ​

  1. 传统的设计方案(类图)

image-20230121143029616

2.代码实现

鸭子类

java
public 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~~~");
   }
   
}
public 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~~~");
   }
   
}

北京鸭

java
public 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");
   }

}
public 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");
   }

}

玩具鸭

java
public 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
   
   public void quack() {
      System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
   }
   
   public void swim() {
      System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
   }
   
   public void fly() {
      System.out.println("玩具鸭不会飞翔~~~");
   }
}
public 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
   
   public void quack() {
      System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
   }
   
   public void swim() {
      System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
   }
   
   public void fly() {
      System.out.println("玩具鸭不会飞翔~~~");
   }
}

野鸭

java
public class WildDuck extends Duck {

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

}
public class WildDuck extends Duck {

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

}

测试类

java
public class Client {

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

      Duck pekingDuck = new PekingDuck();
      pekingDuck.fly();
   }

}
public class Client {

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

      Duck pekingDuck = new PekingDuck();
      pekingDuck.fly();
   }

}

测试结果

java
鸭子会飞翔~~~
北京鸭不能飞翔
鸭子会飞翔~~~
北京鸭不能飞翔

传统的方式实现的问题分析和解决方案

  1. 其它鸭子，都继承了 Duck 类，所以 fly 让所有子类都会飞了，这是不正确的
  2. 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
  3. 为了改进 1 问题，我们可以通过覆盖 fly 方法来解决 => 覆盖解决
  4. 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 => 解决思路 -》 策略模式 (strategy pattern)

3.2 策略模式解决鸭子问题 ​

  1. 应用实例要求

编写程序完成前面的鸭子项目，要求使用策略模式

  1. 思路分析(类图)

策略模式：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

image-20230121142756920

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

鸭子飞翔行为抽象化

java
public interface FlyBehavior {
   
   void fly(); // 子类具体实现
}
public interface FlyBehavior {
   
   void fly(); // 子类具体实现
}
java
public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {

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

}
public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {

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

}
java
public class NoFlyBehavior implements FlyBehavior{

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

}
public class NoFlyBehavior implements FlyBehavior{

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

}
java
public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {

   @Override
   public void fly() {
      System.out.println(" 飞翔技术一般 ");
   }

}
public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {

   @Override
   public void fly() {
      System.out.println(" 飞翔技术一般 ");
   }

}

鸭子类

java
public 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;
   }
   
   
}
public 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;
   }
   
   
}

北京鸭

java
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 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~~~");
   }


}

玩具鸭

java
public class ToyDuck extends Duck{

   
   public ToyDuck() {
      flyBehavior = new NoFlyBehavior();
   }
   
   @Override
   public void display() {
      System.out.println("玩具鸭");
   }

   //需要重写父类的所有方法
   
   public void quack() {
      System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
   }
   
   public void swim() {
      System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
   }
   
   
}
public class ToyDuck extends Duck{

   
   public ToyDuck() {
      flyBehavior = new NoFlyBehavior();
   }
   
   @Override
   public void display() {
      System.out.println("玩具鸭");
   }

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

测试类

java
public class Client {

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

      Duck pekingDuck = new PekingDuck();
      pekingDuck.fly();
   }

}
public class Client {

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

      Duck pekingDuck = new PekingDuck();
      pekingDuck.fly();
   }

}

测试结果

java
鸭子会飞翔~~~
北京鸭不能飞翔
鸭子会飞翔~~~
北京鸭不能飞翔

4.策略模式的注意事项和细节 ​

  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
  5. 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大