设计模式_第二篇_策略模式

本文是我通过学习《Head First 设计模式》而写。

 

作为我要描述的第一个模式，首先要说什么是设计模式，然后，用一个实例，并对这个实例不断的改进，引出策略模式。

 

与其空泛地给出一堆描述，倒不如给出通过一个实例、一个情景，来引出你要说的东西。因为，人们对于事物的理解，越是具体、形象，就越容易，而但凡理论性、抽象性的东西，你无论怎样描述它，也只是用一个概念去解释另一个概念。对于一个没有多少项目经验的人来说，着实不易。《Head First设计模式》这本书做得就很好。

 

上面这句话，有三个关键词：情境、问题和解决方案。所谓“情境”是应用某个设计模式的情况；所谓“问题”是你在某个情境下达到的目标，但也可以是某个情境下的约束；而“解决方案”是你所追求的，一个通用的设计，用来解决约束，达到目标。

 

需要明确几点：

• 项目不一定非要使用设计模式。使用设计模式只是为了让程序更加灵活、更容易维护，尤其是当需求变化的时候。但模式会无形中增加程序的复杂性，这是我们所不期望的。我们期望，用简单、清晰的方法来解决复杂的问题，使程序更容易让人理解，而不是“机器”——简单的想1一样。任何一个程序员都能写出让机器理解的代码，但只有一个熟练的程序员才能写出让绝大多数人都能理解的程序。
• 设计模式初学者的误区，包括我自己，总是希望为自己的程序找到一个模式（虽然这个初衷是想练习这些模式）。有一句经典的话：“我要为 'Hello World' 找一个设计模式”。
• 你可以不会使用设计模式，但你绝对不能不知道它的存在。
• 模式本身是不存在的，它只是在长期的项目实践中的一种经验。你可以有自己的模式，并发布出去。但你的模式必须有三次成功的案例，并经过其他人的评价后才可能被列入模式目录。

 

下面，通过一个实例，来说明策略模式。

假如，你所在公司要求你制作一个模拟各种鸭子飞行的程序。你立刻就会想到，所有的鸭子都会游泳、都会叫，那么，可以设计一个鸭子的抽象类（Duck），然后让所有的鸭子，如绿头鸭（MallardDuck）或红头鸭（RedHeadDuck）都继承这个抽象类。如图1所示：

其中，

• Duck 类是一个抽象类。MallardDuck 类和 RedHeadDuck 继承 Duck 类。
• 所有的鸭子都会游泳、都会叫，因此，由 Duck 类来实现 quack() 和 swim() 方法。
• 每个鸭子都有自己的 display() 方法，因此，Duck 类中的 display() 是抽象abstract方法。

这个设计看似不错，但有什么缺点？现在，公司要求——鸭子要能飞。你很容易想到，只要在 Duck 类中，加入并实现 fly() 方法，那么，Duck 类的子类都可以继承这个方法。如图2所示：

但问题也来了——不会飞的橡皮鸭 RubberDuck 到处飞。因此，在抽象类 Duck 中加入 fly() 方法后，其所有子类也就都具备了 fly() 方法，连不该具备 fly() 方法的子类也无法避免。解决的方法也很容易想到——覆盖子类的 fly() 方法。

但这样做也有问题啊！以后，要是再加入诱饵鸭 DecoyDuck？诱饵鸭即不会飞，也不会叫。这样，除了要覆盖 fly() 方法，还要覆盖 quack() 方法。一个公司的产品都会定期更新，加入其他种类的鸭子。这样，你不得不每次都要检查 fly() 和 quack() 方法。因此，这也不是一个好的解决方案。

采用接口总可以了吧！如图3所示：

其中，

• Duck 类仍然是个抽象类。所有种类的鸭子，如绿头鸭（MallardDuck）、红头鸭（RadHeadDuck）、橡皮鸭（RubberDuck）和诱饵鸭（DecoyDuck），都要继承 Duck 类。
• Duck 类的子类必须继承 Flyable 和 Quackable 接口，并实现 fly() 和 quack() 方法。

对于这个设计，虽然不会出现，橡皮鸭（RubberDuck）到处飞的情况，但代码无法复用。因为，显然绿头鸭和红头鸭都会飞都会叫，即它们的 fly() 和 quack() 方法的实现一样，而橡皮鸭和诱饵鸭都不会飞，即 fly() 方法的实现一样等等——这只是从一个“恶梦”跳到另一个“恶梦”而已。

那么究竟应该怎么做？答案是：找出应用中可能需要变化的地方，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。在本情景中，将鸭子的“飞”和“叫”的行为从抽象类 Duck 中分离出来。如图4所示：

其中，

• Duck 类还是一个抽象类。FlyBehavior 和 QuackBehavior 接口聚合到 Duck 类，作为 Duck 类的属性。
• ModelDuck 类继承 Duck 类。该类重构的 display() 方法是所有鸭子都具备的共同需求。因为，无论什么种类的鸭子，最终都是要显示出来，或是一边飞，一边叫；或是不飞（也许会飞，也许不会飞），只叫；或是一边游泳，一边叫……等等。我在开发时，一般将像 ModelDuck 这样的类，命名为 BaseDuck。
• 类 FlyNoWay、FlyWithWings、FlyRocketPowered 分别继承接口 FlyBehavior，实现里边的方法——“不会飞”、“用翅膀飞”和“坐火箭飞”。继承 QuackBehavior 接口的三个类同理。

这个设计究竟好在哪里？我觉得有如下几点：

• 将鸭子“飞”和“叫”的行为（方法）从抽象类Duck中分离出来，这样，Duck类以及其子类就不需要再知道“飞”和“叫”是如何实现的，有利于加入新的鸭子子类，而完全不会影响现有的代码；
• 当需要添加新的鸭子“飞”的行为或是新的“叫”的行为时，只要继承相应的接口即可，完全不会影响现有的代码；
• 为了使程序能在运行时改变鸭子“飞行”和“叫”的状态，让程序更加灵活，在Duck类中添加两个set方法和perform方法，分别设置鸭子“飞行”和鸭子“叫”的状态，然后再让perform方法执行这些鸭子的行为；
• 另外，通常情况下，在实际的项目中，当我们需要添加新类型的鸭子时，不会直接继承Duck，而是用一个基类先继承这个抽象类，比如用ModleDuck类继承Duck类，再让新的鸭子类继承这个基类，这样，会使程序变得更加灵活。

 

从以上在对策略模式的分析中，可以得到如下经验和结论：

• 如果为了代码复用而使用继承，结局往往并不完美；
• 针对接口编程；
• 将程序变化的部分和不变化的部分分离。

所谓策略模式，就是它定义了算法族，分别封装起来，让它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。