设计模式之策略模式（Strategy Pattern）

最新推荐文章于 2021-12-12 19:30:24 发布

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本文深入探讨了策略模式在软件设计中的应用，通过鸭子模拟器的例子，详细解释了如何通过策略模式将行为抽象并封装，使得算法可以在运行时动态地替换，从而提高代码的灵活性和可维护性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

策略模式（Strategy Pattern）

策略模式定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可以相互替换，此模式让算法的变化独立与使用算法的客户。

从一个简单的应用说起。

背景

假如我们要设计一款鸭子模拟器。有绿头鸭，红头鸭，玩具鸭，橡皮鸭等。鸭子的行为有呱呱叫，游泳，飞翔等。根据简单的面向对象设计思路。我们先拿出第一版设计图。

第一版

在这里插入图片描述
第一版，我们抽象了一个鸭子超类。其他所有类型鸭子从超类继承。超类有呱呱叫（quack）和游泳（swim）方法。
好景不长，很快，我们的新需求出现了，鸭子需要飞行技能，于是我们故技重施，给鸭子超类添加fly()方法。
出现第二版：

第二版

在这里插入图片描述
此时，所有的鸭子子类都会继承fly()方法，但问题是，并不是所有但鸭子都能飞。比如橡皮鸭子就不会飞。还发现了其他潜藏的问题，橡皮鸭子也不会呱呱叫。所以橡皮鸭必须将quack()覆盖成“吱吱叫”(squeak)
当涉及“维护”时，为了“复用”（reuse)的目的而使用继承，结局并不完美。
临时方案：各子类根据情况覆盖超类方法

第三版

在这里插入图片描述
此时，发现子类中，各种鸭子的差异很大，冗余的“什么都不做”代码有点多。我们试着将fly()方法和quack()方法抽象为接口，让有需要的子类去自行实现这两个接口如何？

第四版

在这里插入图片描述
你觉得这个设计如何？
虽然剥离出的两个接口Flyable和Quackable从某种程度解决了一些代码冗余的问题，但造成了新的问题：代码无法复用。每新建一个子类，都需要既继承Duck超类又实现接口。直到。。。。。。。

身骑白马—策略模式

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混在一起。

是时候把鸭子的行为从Duck类中取出来了。
我们知道 Duck类内的fly()和quack()会随着鸭子的不同而改变。
为了要不这两个行为从Duck类中分开，我们要把它们从Duck类中取出来，建立一组新类来代表每个行为。

那么如何设计实现飞行和呱呱叫的行为类呢？

针对接口编程，而不是针对实现编程

为了灵活的设计，从现在开始，鸭子的子类将使用接口（FlyBehavior与QuackBehavior)所表示的行为，实际的“实现”不会被绑死在鸭子的子类中。
如图：

“针对接口编程”真正的意思是“针对超类型(supertype)编程。

在这里插入图片描述
这样的设计，可以让飞行和呱呱叫的动作被其他对象复用，因为这些行为已经与鸭子类无关了。
而我们可以新增一些行为，不会影响到既有的行为类，也不会影响“使用”到飞行行为的鸭子类。

整合鸭子的行为

关键在于，鸭子现在会将飞行和呱呱叫的动作“委托”（delegate）别人处理，而不是使用定义在Duck类（或子类）内的呱呱叫和飞行方法。
在这里插入图片描述

代码实现

package strategy;

/**
 * @author zhangjinglong
 * @date 2019-11-05-21:57
 */

public abstract class Duck {

    FlyBehavior flyBehavior;
    QuackBehavior quackBehavior;

    public Duck(){

    }

    public abstract void display();

    public void performFly(){
        flyBehavior.fly();  //委托给行为类
    }

    public void performQuack(){
        quackBehavior.quack();  //委托给行为类
    }

    public void swim(){
        System.out.println("All ducks float,even decoys!!");
    }

    public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb){
        //可随时通过该方法修改子类鸭子的飞行行为
        flyBehavior=fb;
    }

    public void setQuackBehavior(QuackBehavior  qb){
//        可随时通过该方法修改子类鸭子的鸣叫行为
        quackBehavior=qb;
    }


}

package strategy;

public interface QuackBehavior {

    public void quack();
}

package strategy;

public interface FlyBehavior {
    public void fly();
}

package strategy;

/**
 * @author zhangjinglong
 * @date 2019-11-05-22:01
 */

public class FlyNoWay implements FlyBehavior {
    @Override
    public void fly() {

        System.out.println("I cat't fly");
    }
}

package strategy;

/**
 * @author zhangjinglong
 * @date 2019-11-05-22:21
 *
 * 建立一个利用火箭动力的飞行行为
 */

public class FlyRocketPowered implements FlyBehavior {
    @Override
    public void fly() {

        System.out.println("I'm flying with a rocket!!");
    }
}

package strategy;

/**
 * @author zhangjinglong
 * @date 2019-11-05-21:59
 */

public class FlyWithWings implements FlyBehavior {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("I'm Flying!!!");
    }
}

package strategy;

/**
 * @author zhangjinglong
 * @date 2019-11-05-22:01
 */

public class Quack implements QuackBehavior {
    @Override
    public void quack() {

        System.out.println("strategy.Quack");
    }
}

package strategy;

/**
 * @author zhangjinglong
 * @date 2019-11-05-22:03
 */

public class MuteQuack implements QuackBehavior {
    @Override
    public void quack() {

        System.out.println("<< Slience  >>");
    }
}

package strategy;

/**
 * @author zhangjinglong
 * @date 2019-11-05-22:08
 */

public class MallarDuck extends Duck {

    public MallarDuck(){
        quackBehavior=new Quack();  //TODO 这里不够灵活
        flyBehavior=new FlyWithWings();//TODO  这里不够灵活
    }

    @Override
    public void display() {

        System.out.println("I'm a real Mallard duck");
    }
}

package strategy;

/**
 * @author zhangjinglong
 * @date 2019-11-05-22:18
 */

public class ModelDuck extends Duck {
    public ModelDuck(){
        flyBehavior=new FlyNoWay();//模型鸭是不会飞的
        quackBehavior=new Quack();//模型鸭会叫
    }

    @Override
    public void display() {

        System.out.println("I'm a model duck");
    }
}
package strategy;

/**
 * @author zhangjinglong
 * @date 2019-11-05-22:11
 * 
 * 测试类
 */

public class MiniDuckSimulator {
    public static void main(String[] args) {
        Duck mallard=new MallarDuck();
        mallard.performFly();
        mallard.performQuack();


        Duck model=new ModelDuck();
        model.performFly();//模型鸭默认不会飞
        model.setFlyBehavior(new FlyRocketPowered());//给模型鸭设定火箭动力的飞行行为
        model.performFly();//模型鸭 动态改变了飞行行为
    }
}