"Head First"设计模式读书笔记——策略模式

问题描述：

       目前的任务是实现一个FPS类游戏的各种角色（友军、敌军、平民和狗、猫、鸭子等动物）以及他们的各种行为（攻击、游泳等）。

设计方案一

       很简单，只要实现一个角色超类，将角色的各种行为放入超类中，其他具体角色都继承次角色超类就可以了。类图如下所示（由于不同的角色有不同的外观，所以display设定为抽象方法，由子类自己实现）。

       现在想想，这个设计有什么潜在的问题？对了，游戏开发完成后，你在享受游戏的乐趣的同时可能会发现竟然有一只猫在游泳，还有一只鸭子在向友军攻击．．．。这些是有悖常理，绝对不允许出现的。也许会有人想到一种解决方案，就是在子类中覆盖父类中相应的方法。但是这样一来，如果系统需要加入新的角色，程序员必须跟踪并可能覆盖fight和swim方法，永无止境的噩梦。必须更改设计方案。

设计方案二

       针对上一个方案出现的问题，首先将会变化的行为（fight和swim）抽出来，各自放入单独的接口fightAction和swimAction中，只有具有此类行为的角色才会实现相应的接口。设计图如下：

       稍稍动动脑筋就会发现，这种设计方案其实超傻。如果有成千上万种角色，就意味着程序员要重复编写成千上万次同样的代码。完全消除了代码复用的优势，几乎可以荣登史上最傻方案榜了。毫不犹豫，淘汰，必须更改方案。

设计方案三

       在上一篇文章”面向对象设计原则”中的第一个原则是“封装变化”，这个原则可以理解为：“找出应用程序中需要变化的部分，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起，以便以后可以轻易的改动或扩充此部分而不至影响到其他部分。”基于此，把角色的行为从角色中抽离出来。

       为了实现“封装变化”，首先建立两组类，其中一个关乎fight行为的，另一个是关乎swim行为的，各自实现各自的行为，并将该两组类完全脱离角色类。

       以上一切工作都是为了使得程序更具有弹性，易于扩展。所以，当然不能让子类来实现设定行为的方法，必须放在父类中。

       ”面向对象设计原则”中的第三个原则是“针对接口编程，而不是针对实现编程”，注意，此处讲到的接口并不是特指某个C#或java的接口，而是泛指实现某个超类性（类或接口）的某个方法。在此设计方案中利用接口代表行为，fight行为用FightAction接口代表，swim行为用SwimAction接口代表，这样角色本身不会负责实现某个行为，而是由专门的“行为类”（实现行为接口的类）来负责。设计方案如下图所示：

       父类Character中用performFight和performSwim方法代替了方案一和方案二中的fight和swim方法。在performFight方法和performSwim方法中调用fightAction和swimAction中的fight和swim方法实现角色的行为。而每一个角色子类的fightAction和swimAction成员是在角色本身实例化的时候指定的。利用此方案实现的系统，决不会出现具有攻击行为的鸭子和会游泳的猫，同时也保证了系统的可扩展性，有新的行为加入的时候（如fightWithKnife）只需要添加一个新的行为类即可以实现。程序员甚至可以在父类中添加一个setFightAction（FightAction fightAction）或setSwimAction（SwimAction swimAction）方法来实现每一个角色在运行的时候动态的改变行为（如用枪攻击改为用刀攻击）。

总结

       以上陈述的“设计方案三”利用的既是策略模式，有心的你也许会发现，该方案同样遵循了”面向对象设计原则”中的第二个原则是“多用组合，少用继承”。每一个角色都具有一个fightAction和swimAction用于委托处理fight行为和swim行为，这就是组合。“组合”不同于“继承”之处在于角色的行为不是继承来的，而是由行为对象组合而来。

       引用策略模式的官方定义：“策略模式定义了算法族，分别封装起来，让它们直之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户”。不难发现，该模式主要适用于不同客户（角色）使用不同策略（行为），并且策略本身将来可能通过不同方式实现，需要对客户隐藏具体策略的实现细节，完全独立的情况。策略模式提供了一种替代继承的方法，既保持了继承的优点（代码复用），同时也比继承更加灵活（算法独立，可任意扩展）。该模式还避免了多重条件语句的出现，使系统更易于扩展和维护。