策略模式
鸭子问题
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
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)
2) 代码实现
鸭子类
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~~~"); } }
野鸭
public class WildDuck extends Duck { @Override public void display() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 这是野鸭 "); } }
北京鸭
public class PekingDuck extends Duck { @Override public void display() { // TODO Auto-generated method stub 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() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("北京鸭不能飞翔"); } }
玩具鸭
public class ToyDuck extends Duck{ @Override public void display() { // TODO Auto-generated method stub 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~~~"); } }
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)
策略模式基本介绍
1) 策略模式(Strategy Pattern)中,定义算法族,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)。
原理类图
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.
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
2) 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
3) 代码实现
飞行接口
public interface FlyBehavior { void fly(); // 子类具体实现 }
具体飞行
public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior { @Override public void fly() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~"); } }
具体飞行
public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior { @Override public void fly() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 飞翔技术一般 "); } }
不会飞行的类
public class NoFlyBehavior implements FlyBehavior{ @Override public void fly() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 不会飞翔 "); } }
鸭子属性
public abstract class Duck { //属性, 策略接口 FlyBehavior flyBehavior; //其它属性<->策略接口 // QuackBehavior quackBehavior; 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 void setQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior) { this.quackBehavior = quackBehavior; }
}
野鸭
public class WildDuck extends Duck { //构造器,传入FlyBehavor 的对象 public WildDuck() { // TODO Auto-generated constructor stub flyBehavior = new GoodFlyBehavior(); } @Override public void display() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 这是野鸭 "); } }
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() { // TODO Auto-generated constructor stub flyBehavior = new BadFlyBehavior(); } @Override public void display() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("~~北京鸭~~~"); } }
玩具鸭
public class ToyDuck extends Duck{ public ToyDuck() { // TODO Auto-generated constructor stub flyBehavior = new NoFlyBehavior(); } @Override public void display() { // TODO Auto-generated method stub 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
public class Client { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub WildDuck wildDuck = new WildDuck(); wildDuck.fly();// ToyDuck toyDuck = new ToyDuck(); toyDuck.fly(); PekingDuck pekingDuck = new PekingDuck(); pekingDuck.fly(); //动态改变某个对象的行为, 北京鸭 不能飞 pekingDuck.setFlyBehavior(new NoFlyBehavior()); System.out.println("北京鸭的实际飞翔能力"); pekingDuck.fly(); } }
如果现在要加入叫声
public interface QuackBehavior { void quack();//子类实现 }
原理是一样的,这样可以做到解耦
策略模式在JDK-Arrays 应用的源码分析
1) JDK的 Arrays 的Comparator就使用了策略模式
2) 代码分析+Debug源码+模式角色分析
public class Strategy { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub //数组 Integer[] data = { 9, 1, 2, 8, 4, 3 }; // 实现降序排序,返回-1放左边,1放右边,0保持不变 // 说明 // 1. 实现了 Comparator 接口(策略接口) , 匿名类 对象 new Comparator<Integer>(){..} // 2. 对象 new Comparator<Integer>(){..} 就是实现了 策略接口 的对象 // 3. public int compare(Integer o1, Integer o2){} 指定具体的处理方式 Comparator<Integer> comparator = new Comparator<Integer>() { public int compare(Integer o1, Integer o2) { if (o1 > o2) { return -1; } else { return 1; } }; }; // 说明 /* * public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) { if (c == null) { sort(a); //默认方法 } else { if (LegacyMergeSort.userRequested) legacyMergeSort(a, c); //使用策略对象c else // 使用策略对象c TimSort.sort(a, 0, a.length, c, null, 0, 0); } } */ //方式1 Arrays.sort(data, comparator); System.out.println(Arrays.toString(data)); // 降序排序 //方式2- 同时lambda 表达式实现 策略模式 Integer[] data2 = { 19, 11, 12, 18, 14, 13 }; Arrays.sort(data2, (var1, var2) -> { if(var1.compareTo(var2) > 0) { return -1; } else { return 1; } }); System.out.println("data2=" + Arrays.toString(data2)); } }
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
《三体》中有句话——弱小和无知不是生存的障碍,傲慢才是。
所以我们不要做一个小青蛙