策略模式
1. 关于鸭子的项目
编写鸭子项目，具体要求如下:
- 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)
- 显示鸭子的信息
传统方案解决方案
示意图:
代码实现:
-
鸭子的抽象父类
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~~~"); } } -
各类鸭子的具体实现
/**野鸭*/ public class WildDuck extends Duck { @Override public void display() { System.out.println(" 这是野鸭 "); } } /**北京鸭*/ 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*/ 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~~~"); } }
传统的方式实现的问题分析
- 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 - 上面说的问题，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
- 为了改进此问题，我们可以通过覆盖
fly方法来解决 ==> 覆盖解决 - 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)
2. 策略模式介绍
- 策略模式(
Strategy Pattern)中，定义算法族(策略簇)，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 - 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(或聚合)，少用继承(客户通过组合方式使用策略)
原理类图:
从图中可以看到， 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
3. 策略模式解决鸭子问题
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
代码实现:
-
飞行的行为(算法的提供者)
public interface FlyBehavior { void fly(); // 子类具体实现 } -
各个飞行行为不同的算法实现
public class NoFlyBehavior implements FlyBehavior { @Override public void fly() { System.out.println(" 不会飞翔 "); } } public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior { @Override public void fly() { System.out.println(" 飞翔技术一般 "); } } public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior { @Override public void fly() { System.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~"); } } -
叫的行为接口
public interface QuackBehavior { void quack();// 子类实现 } -
叫的行为的不同的算法实现
public class NoQuackBehavior implements QuackBehavior { @Override public void quack() { System.out.println("不能叫"); } } public class GeGeQuackBehavior implements QuackBehavior { @Override public void quack() { System.out.println("咯咯叫"); } } public class GaGaQuackBehavior implements QuackBehavior { @Override public void quack() { System.out.println("嘎嘎叫"); } } -
鸭子的抽象父类(算法的使用者)，通过聚合不同的行为对象(算法的提供者)，实现不同的行为模式
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() { if (quackBehavior != null) { quackBehavior.quack(); } } 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; } } -
不同鸭子的具体实现, 在构造器中初始化不同的行为实现算法
public class WildDuck extends Duck { // 构造器，传入FlyBehavior 和 QuackBehavior 的对象 public WildDuck() { flyBehavior = new GoodFlyBehavior(); quackBehavior = new GeGeQuackBehavior(); } @Override public void display() { System.out.println(" 这是野鸭 "); } } 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(); quackBehavior = new GaGaQuackBehavior(); } @Override public void display() { System.out.println("~~北京鸭~~~"); } } public class ToyDuck extends Duck { public ToyDuck() { flyBehavior = new NoFlyBehavior(); quackBehavior = new NoQuackBehavior(); } @Override public void display() { System.out.println("玩具鸭"); } public void swim() { System.out.println("玩具鸭不会游泳~~"); } } -
测试
public class Client { public static void main(String[] args) { 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(); } }
总结：将原来的继承方式改为组合(或聚合)方式，来实现对象的行为，可以将算法的使用者(Dick)与算法的提供者(FlyBehavior 和 QuackBehavior)解耦
4. JDK 源码解析
代码演示:
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));
}
}
总结
Comparator 为策略接口(算法的提供者)，其实现对象指明了具体算法的行为，Arrays 为算法的使用者，通过组合(聚合)不同的算法提供者，实现不同的算法行为,也就是说 使用方和 算法的定义方分离,并且可以根据不同的情况设置,此例中,就将排序的算法 交给用户定义,只要按照条件 返回 正数负数即可
5. 策略模式的总结
- 策略模式的关键是： 分析项目中变化部分与不变部分
- 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，这样更有弹性
- 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， 避免了使用多重判断语句（
if..else if..else） - 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 - 需要注意的是：每添加一个策略就要增加一个类，当策略过多时，会导致类数目庞大
