设计模式之策略模式

简介:
 定义:定义了算法族,分别封装起来,让它们之间可以相互替换,此模式让算法的变法独立于使用算法的客户。
      关于模式的学习本来就是比较头痛的事情,如果但看看理论。就算你知道了它应用的场景。在实际的应用中,你也很难的应用到你的项目中。理解容易,实际的应用更难。
       接下来我要通过一个实例来讲解这个设计模式。通过不断的需求变化,来真正的体现设计模式带来的好处,我们使用一些设计模式,就是让你的程序可以应付客户的不断的需求变化。我们知道,在我们实际的开发中,难的不是技术上的问题,而是客户随着开发的进行,他们的需求的不断的变化,这是最头痛的,如果你的程序不能对付客户的变化的话,你就会付出更多的代价。为了让我们的程序可以健壮,重用,可扩展。利用设计模式的思想去开发编程,可以解决上面的几个问题。这并不是唯一的办法,但是比较好的办法。
       我们的要求是设计一个模拟鸭子游戏的应用程序。(注:这个应用是在Head First 设计模式 一书中的例子)。游戏中会出现各种鸭子,一边游泳戏水,一边呱呱叫。对于这样的要求,我们首先会运用OO技术,并利用继承的思想,设计一个鸭子的超类(Superclass),并让各种鸭子继承这个超类。
public class Duck{
     public void quack(){  //呱呱叫
               System.out.println("呱呱叫");
      }
     public void swim(){   //游泳
            System.out.println(" 游泳");
    }     
    public  abstract void display(); /*因为外观不一样,让子类自己去决定了。*/
}
  对于它的子类只需简单的继承就可以了,并实现自己的display()方法。
//野鸭
 public class MallardDuck extends Duck{
     public void display(){
          System.out.println("野鸭的颜色...");
   }
 }
//红头鸭
 public class RedheadDuck extends Duck{
     public void display(){
          System.out.println("红头鸭的颜色...");
   }
这里可能还会有其他颜色的鸭子。通过这个简单的继承我们满足了客户的要求。
   不幸的是,现在客户又提出了新的需求,想让鸭子飞起来。这个对于我们OO程序员,在简单不过了,在超类中在加一个方法就可以了。
public class Duck{
     public void quack(){  //呱呱叫
               System.out.println("呱呱叫");
      }
     public void swim(){   //游泳
            System.out.println(" 游泳");
    }     
    public  abstract void display(); /*因为外观不一样,让子类自己去决定了。*/
   public void fly(){
        System.out.println("飞吧!鸭子"); 
  }
}
在子类中只需简单的覆盖。
//残废鸭
 public class DisabledDuck extends Duck{
     public void display(){
          System.out.println("残废鸭的颜色...");
   }
   public void fly(){
    //覆盖,变成什么事都不做。 
  }
其它会飞的鸭子不用覆盖。
 
 这样所有的继承这个超类的鸭子都会fly了。但是问题又出来了,客户又提出有的鸭子会飞,有的不能飞。客户就是那样的让我们头痛啊,他们的需求会随着我们的开发而改变的。
 这时我们需要做的是对会飞的鸭子重写fly方法,对于不能飞的也重写,但在方法里什么也不写,只是一个空方法,没有任何实现。只是简单覆盖超类中的fly方法。这样可以满足暂时的需求了,但对我们的维护带来了麻烦。对于一些不会叫的,也不会飞的鸭子的子类中,夹杂了一些没有意义的代码,就是对一些超类方法的覆盖。  
      对于上面的设计,你可能发现一些弊端,如果超类有新的特性,子类都必须变动,这是我们开发最不喜欢看到的,一个类变让另一个类也跟着变,这有点不符合OO设计了。这样很显然的耦合了一起。
       这时,我们会马上想到运用接口来消除这种弊端。我们把容易引起变法的部分提取出来并封装之,来应付以后的变法。虽然代码量加大了,但可用性提高了,耦合度也降低了。同时也具有很强的扩展性,也真正的利用了OO设计思想。
    我们把Duck中的fly方法和quack提取出来。
    public interface Flyable{
      public void fly(); 
  }
   public interface Quackable{
     public void quack();
  }
  最后Duck的设计成为:
public class Duck{
     public void swim(){   //游泳
            System.out.println(" 游泳");
    }     
    public  abstract void display(); /*因为外观不一样,让子类自 己去决定了。*/
}
 
  而MallardDuck,RedheadDuck,DisabledDuck 就可以写成为:
//野鸭
 public class MallardDuck extends Duck  implements Flyable,Quackable{
     public void display(){
          System.out.println("野鸭的颜色...");
   }
   public void fly(){
    //实现该方法
  }
   public void quack(){
    //实现该方法
  }
 }
//红头鸭
 public class RedheadDuck extends Duck implements Flyable,Quackable{
     public void display(){
          System.out.println("红头鸭的颜色...");
   }
   public void fly(){
    //实现该方法
  }
   public void quack(){
    //实现该方法
  }
//残废鸭 只实现Quackable(能叫不能飞)
 public class DisabledDuck extends Duck implements Quackable{
     public void display(){
          System.out.println("残废鸭的颜色...");
   }
   public void quack(){
    //实现该方法
  }
    这样已设计,我们的程序就降低了它们之间的耦合。
    现在我们知道使用继承并不能很好的解决问题,因为鸭子的行为在子类中不断的变化,并且让所用的子类都有这些行为是不恰当的。Flyable和Quackable接口一开始似乎还挺不错的,解决了问题(只有会飞到鸭子才实现 Flyable),但是Java接口不具有实现代码,所以实现接口无法达到代码的复用。这时我们有一个设计原则: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。  
 
     现在我们根据这个设计原则,我们上面的设计还存在问题。我们因该如何解决呢?
     现在,为了要分开“变化和不变化的部分”,我们准备建立两组类(完全远离Duck类),一个是"fly"相关的,另一个是“quack”相关的,每一组类将实现各自的动作。比方说,我们可能有一个类实现“呱呱叫”,另一个类实现“吱吱叫”,还有一个类实现“安静”。
    我们如何设计实现飞行和呱呱叫的行为的类呢?我们为了让我们的程序有弹性,减小耦合。我们又必须遵循第二个设计原则:针对接口编程,而不是针对实现编程。
   看看我们具体的实现吧,实现胜于理论。
   首先写两个接口。FlyBehavior(飞行行为)和QuackBehavior(叫的行为).
  public interface FlyBehavior{
     public void fly();     
 }
 public interface QuackBehavior{
     public void quack();
 }
 我们在定义一些针对FlyBehavior的具体实现。
 public class FlyWithWings implements FlyBehavior{
 
    public void  fly(){
     //实现了所有有翅膀的鸭子飞行行为。
   }
 }
   
  
 public class FlyNoWay implements FlyBehavior{
 
    public void  fly(){
      //什么都不做,不会飞
     }
 }   
针对QuackBehavior的几种具体实现。
public class Quack implements QuackBehavior{
    public void quack(){
      //实现呱呱叫的鸭子
  }
}
 
public class Squeak implements QuackBehavior{
    public void quack(){
      //实现吱吱叫的鸭子  
  }
}
 
public class MuteQuack implements QuackBehavior{
    public void quack(){
      //什么都不做,不会叫
  }
}
 
   这样的设计,可以让飞行和呱呱叫的动作被其他的对象复用,因为这些行为已经与鸭子类无关了。而我们增加一些新的行为,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。
     最后我们看看Duck 如何设计。
     public class Duck{
      FlyBehavior flyBehavior;//接口
      QuackBehavior quackBehavior;//接口
       public Duck(){}
       public abstract void display();
       public void swim(){
        //实现游泳的行为
        }
       public void performFly(){
            flyBehavior.fly();//这时鸭子对象不亲自处理飞行行为,而是委托给flyBehavior引用的对象。
     }
     public void performQuack(){
          quackBehavior.quack();();//这时鸭子对象不亲自处理叫的行为,而是委托给quackBehavior引用的对象。
    }
 }
 
  看看MallardDuck如何实现。
 public class MallardDuck extends Duck{
       public MallardDuck {
        flyBehavior = new FlyWithWings ();
        quackBehavior = new Quack(); 
      //因为MallardDuck 继承了Duck,所有具有flyBehavior 与quackBehavior 实例变量 }
    public void display(){
     //实现
   }
 }
 这样就满足了即可以飞,又可以叫,同时展现自己的颜色了。
   这样的设计我们可以看到是把flyBehavior ,quackBehavior 的实例化写在子类了。我们还可以动态的来决定。
  我们只需在Duck中加上两个方法。
  public class Duck{
      FlyBehavior flyBehavior;//接口
      QuackBehavior quackBehavior;//接口
      public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior){
            this.flyBehavior = flyBehavior;
     }
    public void setQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior  {
            this.quackBehavior= quackBehavior;
     }
 }
    大家看到这样的方法应该知道它是利用依赖注入的思想,动态的来改变鸭子的行为。
  在测试的类中,我们可以这样写。
  public class Test{
 
      public static void main(String[] args){
         //一般的用法:
          Duck mallard = new MallardDuck();
          mallard.performFly();
          mallard .perforeQuack();
        //动态的改变
        mallard.setFlyBehavior(new FlyRocketPowered);//具有火箭动力的飞行能力
      mallard.performFly();
      }
  }
 
      这样的用法其实就是Spring 中的一个核心机制,Ioc依赖注入思想。
       我们讲了这么些,其实就是策略模式的应用。我们写了这么多,就是为了让你更加明白这个设计模式的应用场景。
       策略模式:定义了算法族(飞行行为中的各种实现<看成一族算法>和呱呱叫行为中的各种实现<看成一族算法>),分别分装起来,让它们之间可以相互调用,此模式让算法的变法(就是飞行行为和呱呱叫的行为)独立于使用算法的客户。









本文转自 weijie@java 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/weijie/74807,如需转载请自行联系原作者
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