java设计模式之策略模式（strategy pattern）

基本介绍

• 定义算法族，分别封装起来，让他们之间可以互相替换，此设计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
  • 把变化的代码从不变的代码中抽离出来
  • 针对接口编程而不是具体类
  • 多用组合/聚合，少用继承（客户通过组合方式使用策略）

原理图如下：

说明：客户context有成员变量strategy1，strategy1等其他的策略接口，至于需要使用到哪个策略，可以在构造器中指定

案例

鸭子问题

• 有各种鸭子（野鸭、水鸭、北京鸭等，鸭子有各种行为，例如叫、飞等）
• 显示鸭子的信息

传统方式

public abstract class Duck {
    /**
     * 显示鸭子信息
     */
    abstract void display();

    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");
    }
}

public class PekingDuck extends Duck {
    @Override
    void display() {
        System.out.println("北京鸭");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("北京鸭不会飞");
    }
}

public class ToyDuck extends Duck {
    @Override
    void display() {
        System.out.println("玩具鸭");
    }

    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("不能叫");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("不会游泳");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("不会飞");
    }
}

public class WildDuck extends Duck {

    @Override
    void display() {
        System.out.println("野鸭子");
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        showAttribute(new PekingDuck());
        showAttribute(new ToyDuck());
        showAttribute(new WildDuck());
    }
    public static void showAttribute(Duck duck){
        duck.display();
        duck.swim();
        duck.quack();
        duck.fly();
    }
}

传统方式解决鸭子问题分析和解决方案

• 其他鸭子都继承了Duck类，所以fly让所有鸭子都会飞了，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是超类的局部改动，会影响其他部分。会有溢出效应
• 为了改进这个问题，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ToyDuck，这样就需要ToyDuck去覆盖Duck的所有实现方法，解决办法=>策略模式

策略模式解决鸭子问题

• 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
  

public abstract class Duck {
    FlyBehavior flyBehavior;
    QuackBehavior quackBehavior;

    /**
     * 显示鸭子信息
     */
    abstract void display();

    public void swim() {
        System.out.println("鸭子会游泳");
    }

    public void quack() {
        if (Objects.nonNull(quackBehavior)) {
            quackBehavior.quack();
        }
    }

    public void fly() {
        if (Objects.nonNull(flyBehavior)) {
            flyBehavior.fly();
        }
    }
}

public class PekingDuck extends Duck {
    public PekingDuck() {
        flyBehavior = new BadFlyBehavior();
        quackBehavior = new GeGeQuackBehavior();
    }

    @Override
    void display() {
        System.out.println("北京鸭");
    }
}

public class ToyDuck extends Duck {
    public ToyDuck() {
        flyBehavior = new NoFlyBehavior();
        quackBehavior = new NoQuackBehavior();
    }

    @Override
    void display() {
        System.out.println("玩具鸭");
    }
}

public class WildDuck extends Duck {
    public WildDuck() {
        flyBehavior = new GoodFlyBehavior();
        quackBehavior = new GaGaQuackBehavior();
    }

    @Override
    void display() {
        System.out.println("野鸭子");
    }
}

public interface FlyBehavior {
    void fly();
}

public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("飞行技术不太行");
    }
}

public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("飞行技术很棒");
    }
}

public class NoFlyBehavior implements FlyBehavior {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("不会飞");
    }
}

public interface QuackBehavior {
    void quack();
}

public class GaGaQuackBehavior implements QuackBehavior {
    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("嘎嘎嘎嘎嘎嘎");
    }
}

public class GeGeQuackBehavior implements QuackBehavior {
    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("咯咯咯咯咯");
    }
}

public class NoQuackBehavior implements QuackBehavior {
    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("无法出声");
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        showAttribute(new PekingDuck());
        showAttribute(new ToyDuck());
        showAttribute(new WildDuck());
    }
    public static void showAttribute(Duck duck){
        duck.display();
        duck.swim();
        duck.quack();
        duck.fly();
    }
}

策略模式的注意事项和细节

• 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，更有弹性
• 体现了“对修改关闭，对扩展开放”原则，客户端增加了行为不用修改原有的代码，只要添加一种策略（或者行为）即可，避免了使用多重转义语句（if-else-else if）
• 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添加一个类，当策略过多会导致类数目庞大