策略模式
采用一只鸭子的示例,层层推进,引入策略模式。具体如下:
1. 基本需求:创建有一些特性的鸭子
鸭子拥有如下的一些特性:游泳戏水、呱呱叫、外观
初步实现鸭子的特性:
鸭子超类:
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public abstract class Duck { public void Quack() { Console.WriteLine( "鸭子叫:呱呱呱" ); } public void Swim() { Console.WriteLine( "鸭子游泳" ); } public abstract voidDisplay(); } |
鸭子子类:
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public class MallardDuck:Duck { public override voidDisplay() { Console.WriteLine( "绿头鸭" ); } } public class RedHeadDuck : Duck { public override voidDisplay() { Console.WriteLine( "红头鸭" ); } } |
2. 新的需求:让鸭子飞
2.1 在Duck类中添加飞的方法
如下:
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public abstract class Duck { public void Quack() { Console.WriteLine( "鸭子叫:呱呱呱" ); } public void Swim() { Console.WriteLine( "鸭子游泳" ); } public void Fly() { Console.WriteLine( "鸭子飞了" ); } public abstract voidDisplay(); } |
2.2 并非所有的鸭子都能飞
这个时候会带来一下新的问题:
并非所有的鸭子都能飞,比如:橡皮鸭
并非所有的鸭子都能呱呱叫:比如:橡皮鸭
对应的解决办法:
2.3 覆盖鸭子超类中的Fly和Quack方法
通过在橡皮鸭的实现中覆盖鸭子超类中的Fly和Quack方法
如下:
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public class RubberDuck : Duck { public new void Fly() { //Do nothing } public new void Quack() { Console.WriteLine( "鸭子叫:吱吱吱" ); } } |
2.4 有些鸭子既不能飞也不能叫
这样带来的新的问题:
比如木头鸭,既不会游泳 也不会叫
如果直接继承自Duck超类,还需要对Fly和Quack方法进行重写。
这个时候我们可能意识到继承不是解决问题的最终办法,因为每一个继承自鸭子的子类都需要去被迫的检查并且可能要覆盖Fly和Quack方法。
我们可能只需要让某些鸭子具有Fly和Quack即可
2.5 通过接口让某些鸭子具有Fly和Quack特性
通过接口来解决此问题
如下所示:
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public interface IFlyable { public void Fly(); } public interface IQuackable { public void Quack(); } public class MoodDuck : IFlyable, IQuackable { public void Fly() { //Can't Fly } public void Quack() { //Can't Quack } } |
通过接口的方式虽然结局了一部分鸭子不会飞或者不会叫的问题,
2.6 针对实现编程,代码不能复用
使用接口产生新的问题:
代码不能复用,产生过多的重复代码。如果你想要修改某个行为,必须在买个定义了此行为的类中修改它,这样很可能造成新的错误。
2.7 封装变化,针对接口编程
这个时候出现了第一个设计原则:
找出应用中可能需要变化之处,把它们独立出来,不要和那些不需要变化的代码放在一起。
即:
把会变化的部分抽取并封装起来,以便以后可以轻易的改动或者扩充此部分,而不影响其他不变的部分。
分开变化和不会变化的部分,在本例中Fly和Quack会随着鸭子的不同而改变,所以我们要将其抽离出Dock类,并建立一组新类来代表每个行为。
这时出现了设计的另一个原则:
针对接口编程,而不是针对实现编程。
这里我们用接口代表每个行为,例如:IFlyable和IQuackable,每个行为的实现都将实现对应的接口。
所以鸭子类不会负责实现IFlyable和IQuackable接口,而是由一组其他专门的类来实现对应的接口,称之为“实现类”。
这种做法跟之前做法的区别:
l 之前的做法中行为的实现来自超类的具体实现,或者继承某个接口的子类实现,这些做法都依赖于实现。
l 新的设计中,鸭子子类通过使用接口表示行为,所以实现不会被绑定在子类中,特定的行为编写在实现了接口的类中。
“针对接口编程”真正的意思是“针对超类型”编程
即
变量的声明类型应该是超类型,通常是一个抽象类或者接口,因此只要是实现了抽象类或者接口的对象,都可以指定给这个变量,即声明类型时不用理会以后执行时真正的对象类型。
接下来我们就可以实现鸭子具体的行为了,如下:
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/// 会飞的行为类 /// </summary> public classFlyWithWings:IFlyable { public void Fly () { Console.WriteLine( "用翅膀飞" ); } } /// <summary> /// 不会飞的行为类 /// </summary> public class FlyNoWay : IFlyable { public void Fly() { Console.WriteLine( "不会飞" ); } } /// <summary> /// 呱呱叫的行为类 /// </summary> public class Quack : IQuackable { public void Quack() { Console.WriteLine( "呱呱叫" ); } } /// <summary> /// 吱吱叫的行为类 /// </summary> public class Squeak : IQuackable { public void Quack() { Console.WriteLine( "吱吱叫" ); } } /// <summary> /// 不会叫的行为类 /// </summary> public class MuteQuack :IQuackable { public void Quack() { Console.WriteLine( "不会叫" ); } } |
接下来我们要对鸭子的行为进行整合,其核心思想就是:将鸭子飞行和叫的行为委托别人处理,不使用定义在Duck类内的叫和飞行方法。
具体做法如下:
1. 在Duck类中新增2个实例变量,分别为“flyBehavior”和“quackBehavior”声明为接口类型(每个鸭子对象会动态的设置这些变量,在运行时引用正确的行为类型)
2. 将Duck类中的Quack()和Fly()方法删除,同时新增PerformFly()和PerformQuack()来取代这两个类
3. 实现PerformFly()和PerformQuack(),如下所示:
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/// Description:鸭子超类 /// </summary> public abstract class Duck { public IFlyable flyBehavior; public IQuackablequackBehavior; public void PerformFly() { flyBehavior.Fly(); } public void PerformQuack() { quackBehavior.Quack(); } public void Swim() { Console.WriteLine( "鸭子游泳" ); } public abstract voidDisplay(); } |
这样做的结果就是我们可以忽略flyBehavior和quackBehavior接口对象到底是什么,只需要关心该对象如何进行相应的行为即可。
4. 设定flyBehavior类和quackBehavior类的实例变量,如下所示:
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public class MallardDuck : Duck { public MallardDuck() { flyBehavior = newFlyWithWings(); //使用FlyWithWings类处理飞行,当PerformFly()被调用时,飞的职责被委托给FlyWithWings对象,得到真正的飞 quackBehavior = newQuack(); } public override voidDisplay() { Console.WriteLine( "绿头鸭" ); } } |
说明:
当MallardDuck实例化的时候,构造器会把继承自quackBehavior的实例变量初始化成Quack类型的新实例,同样对于飞的行为也是如此。
5. 测试,如下:
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Duck.Duck mallard = new MallardDuck(); mallard.PerformFly(); mallard.PerformQuack(); Console.Read(); |
结果如下:
动态的设定行为
为了能够充分的用到我们之前建的一些鸭子的动态行为,我们可以在鸭子子类中通过设定方法来设定鸭子的行为,而不是在样子的构造器内实例化。具体步骤如下:
1. 在Duck类中新增两个设置方法,如下:
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public void SetFlyBehavior(IFlyable fly) { flyBehavior = fly; } public voidSetQuackBehavior(IQuackable quack) { quackBehavior = quack; } |
2. 创建新的鸭子类型
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public class ModelDuck : Duck { public ModelDuck() { flyBehavior = newFlyNoWay(); quackBehavior = newSqueak(); } public override void Display() { Console.WriteLine( "模型鸭" ); } } |
3. 创建一个新的FlyBehavior类型
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public class FlyRocket : IFlyable { public void Fly() { Console.WriteLine( "Fly with Rocket!" ); } } |
4. 测试
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Duck.Duck model = new ModelDuck(); model.PerformFly(); model.PerformQuack(); model.SetFlyBehavior(newFlyRocket()); model.PerformFly(); |
结果如下:
从上边的结果中我们可以看出,在初始化ModelDuck的时候,我们对flyBehavior对象进行了FlyNoWay的初始化,所以显示的飞行的行为为:不会飞,后边我们又通过SetFlyBehavior方法动态设置了flyBehavior的实例,所以后边就有了Fly with Rocket的行为啦。
上边的例子对于每一个鸭子都有一个FlyBehavior和QuackBehavior,当你将两个类结合起来使用,就是组合,这种做法和继承的不同之处在于,鸭子的行为不是继承来的,而是合适的对象组合来的。这里用到了面向对象的第三个设计原则:
多用组合,少用继承
通过刚刚讲的这么多,引出了本章的第一个模式:
策略模式:定义了算法簇(这里的算法簇就相当于一组行为),分别封装起来,让他们之间可以相互替换,此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。
3. 总结
通过本章的学习,我们可以了解掌握以下知识:
1. 面向对象设计的原则(部分):
l 封装变化
l 多用组合,少用继承
l 针对接口编程,不针对实现编程
2. 面向对象模式---策略模式:
定义算法簇,分别封装起来,让它们之间可以相互替换,此模式让算法变化独立于使用算法的客户。