1、概述
在软件开发的过程中,实现一个功能可能会使用很多种算法,一种比较常用的做法是把这些算法或者策略写在一个类中,一个算法写一个方法。当我们需要新增一个算法的时候,我们需要修改封装这些算法的类,并且在客户端也可能需要修改相应的实现。如果一个项目需要很多的算法的情况下,这样的设计会增加项目的维护复杂度。
2、问题
如何让算法独立于使用它的客户而独立变化
3、定义
策略模式: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
4、设计原则
把一个类中经常改变或者将来可能改变的部分提取出来,作为一个接口(也可以是抽象类,java中的abstract),然后在这个类中包含这个接口(虚类)对象的实例,这样类的实例在运行时就可以随意调用实现了这个接口的类的行为。
5、适用环境
因为策略模式主要针对一族算法,将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中,从而使得它们可以相互替换。策略模式使得算法可以在不影响
到客户端的情况下发生变化。通常,策略模式适用于当一个应用程序需要实现一种特定的服务或者功能,而且该程序有多种实现方式时使用。
6、结构
三个对象:
(1) 环境对象: 持有抽象策略对象的引用,供给客户端直接调用
(2)抽象策略对象:策略类,由接口或者抽象类实现
(3)具体策略对象:包装了相关算法和行为
UML类图:
7、应用场景——模拟鸭子
背景: Joe上班的公司做了一套鸭子游戏,游戏中有各种的鸭子:一边游泳,一边呱呱叫。设计了一个鸭子超类,让各种鸭子继承此超类
Duck抽象类:quack()方法(已经实现),swim()方法(已经实现),display()方法是抽象方法
MallardDuck类:display()方法描述“鸭子是绿头”
RedheadDuck类:display()方法描述“鸭子是红头”
问题一:老板决定开发一种能够飞的鸭子出来,把竞争者抛在后头。需要怎么设计?
这是很简单的事情嘛,只需要在 Duck 超类中增加一个 fly() 方法就可以了。这个时候问题出来了,所有的鸭子都继承了 fly() 方法,导致了橡皮鸭子在天上飞(橡皮鸭子不会飞)
所以,我们要在橡皮鸭子类(RubberDuck)中把 fly() 方法覆盖了,让什么事情都不做,并且把 quack() 方法覆盖了,让“鸭子呱呱叫” 变成 “鸭子吱吱叫”
我们看到新增加了一个类 RubberDuck 橡皮鸭子类:
quack()方法:覆盖成吱吱叫
display()方法:外观是橡皮鸭
fly()方法:覆盖,变成什么事情都不做
问题二:如果,我们要新增加一个 诱饵鸭DecoyDuck 类(不会飞也不会叫)该怎么办?
按照上边继承的做法:把quack()方法覆盖成什么也不做,把fly()方法覆盖成什么也不做,把display()方法实现为:外观为诱饵鸭
问题三:主管说,公司每过6个月要更新一次产品。Joe知道规格会经常改变,每当有新的鸭子子类出现的时候,他就要被迫检查并可能需要覆盖fly()和quack()方法。由此可见,继承并不是答案,Joe需要怎么办呢?
Joe想到了如下的解决方案:
Flyable接口:放一个fly()方法
Quackable接口:放入quack()方法
Duck抽象类(或接口):放入display()和swim()方法,因为所有鸭子都会这两个方法
MallardDuck类:绿头鸭子,display()表现为绿头,fly()表现为会飞,quack()表现为呱呱叫
RedheadDuck类:红头鸭子,display()表现为红头,fly()表现为会飞,quack()表现为呱呱叫
RubberDuck类:橡皮鸭子,display()表现为橡皮鸭,quack()表现为 吱吱叫 (因为不会飞所以没有实现Flyable接口)
DecoyDuck类:诱饵鸭, display()表现为诱饵鸭 (因为不会飞不会叫所以不实现两个接口)
问题三:这个主意真的太笨了,如果这样设计的话重复的代码会变多。如果48个Duck的子类都要稍微修改一下飞行的行为,那么在48只鸭子类中的fly()方法都要实现
设计原则:把应用中可能需要变化的地方独立出来,不要和不需要变化的代码混合在一起(如果每次有新的需求,都会使某方面代码发生变化,那么久可以确定这部分代码需要被抽取出来)
接下来,我们就要设计鸭子了
(1) 分开变化的和不会变化的部分
变化的部分:鸭子的飞行行为和叫的行为
不变的部分:鸭子的描述
所以,我们可以得到下边的UML图:
下边我们看一下具体的实现:
FlyBehavior接口
<span style="font-size:14px;">public interface FlyBehavior { void fly(); } </span>
飞行类FlyWithWings.java 实现FlyBehavior
<span style="font-size:14px;">public class FlyWithWings implements FlyBehavior { public void fly() { System.out.println("I'm flying!"); } } </span>
飞行类FlyNoWay.java实现FlyBehavior
<span style="font-size:14px;">public class FlyNoWay implements FlyBehavior{ public void fly(){ System.out.println("I can't fly."); } }</span>
QuackBehavior接口
<span style="font-size:14px;">public interface QuackBehavior { void quack(); }</span>
Quack类,实现QuackBehavior
<span style="font-size:14px;">public class Quack implements QuackBehavior{ public void quack(){ System.out.println("quack"); } }</span>
Squeak类,实现QuackBehavior
<span style="font-size:14px;">public class Squeak implements QuackBehavior{ public void quack(){ System.out.println("Squeak"); } }</span>
MuteQuack类,实现QuackBehavior
<span style="font-size:14px;">public class MuteQuack implements QuackBehavior{ public void quack(){ System.out.println("<<Silence>>"); } }</span>
Duck抽象类:
<span style="font-size:14px;">public abstract class Duck { protected FlyBehavior flyBehavior; protected QuackBehavior quackBehavior; public abstract void display(); public void performFly(){ flyBehavior.fly(); } public void performQuack(){ quackBehavior.quack(); } public void swim(){ System.out.println("All ducks float, even decoys!"); } public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior) { this.flyBehavior = flyBehavior; } public void setQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior) { this.quackBehavior = quackBehavior; } } </span>
我们建立一个DecoyDuck诱饵鸭类(不会飞不会叫)
<span style="font-size:14px;">public class DecoyDuck extends Duck { //构造方法,初始化确定诱饵鸭不会飞不会叫 public DecoyDuck() { flyBehavior = new FlyNoWay(); quackBehavior = new MuteQuack(); } //描述方法,得自Duck类 public void display() { System.out.println("I'm a decoy duck."); } //改变鸭子行为:会飞会叫 public void changeBehavior() { setFlyBehavior(new FlyWithWings()); setQuackBehavior(new Quack()); } }</span>