策略模式

LiAng2023年11月14日大约 8 分钟约 1560 字

鸭子问题

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。

传统方式解决

package com.lzw.strategy;

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~~~");
	}
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.lzw.strategy;

public class WildDuck extends Duck {
	@Override
	public void display() {
		System.out.println(" 这是野鸭 ");
	}
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.lzw.strategy;

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");
	}
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.lzw.strategy;

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~~~");
	}
}

传统方式问题分析

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。
1中的问题，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1中的问题，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)。

策略模式介绍

策略模式（Strategy Pattern）中，定义算法族，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/聚合，少用继承（客户通过组合方式使用策略）。

策略模式原理类图

从上图可以看到，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。

策略模式解决

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

FlyBehavior类及其子类

package com.lzw.strategy.improve;

public interface FlyBehavior {
	void fly(); // 子类具体实现
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.lzw.strategy.improve;

public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {
	@Override
	public void fly() {
		System.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~");
	}
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.lzw.strategy.improve;

public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {
	@Override
	public void fly() {
		System.out.println(" 飞翔技术一般 ");
	}
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.lzw.strategy.improve;

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

QuackBehavior类

package com.lzw.strategy.improve;

public interface QuackBehavior {
	void quack();// 子类实现
}

Duck类及其子类

package com.lzw.strategy.improve;

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() {
		System.out.println("鸭子嘎嘎叫~~");
	}

	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;
	}
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.lzw.strategy.improve;

public class WildDuck extends Duck {
	// 构造器，传入FlyBehavor 的对象
	public WildDuck() {
		flyBehavior = new GoodFlyBehavior();
	}

	@Override
	public void display() {
		System.out.println(" 这是野鸭 ");
	}
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.lzw.strategy.improve;

public class PekingDuck extends Duck {
	// 假如北京鸭可以飞
	public PekingDuck() {
		flyBehavior = new BadFlyBehavior();
	}

	@Override
	public void display() {
		System.out.println("~~北京鸭~~~");
	}
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.lzw.strategy.improve;

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

	@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~~");
	}
}

Client类

package com.lzw.strategy.improve;

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();
	}
}

运行结果

策略模式在JDK-Arrays 的应用

JDK的 Arrays 的Comparator就使用了策略模式。

package com.lzw.strategy;

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

public class Strategy {
	public static void main(String[] args) {
		// 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));
	}
}

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，避免了使用多重转移语句（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，当策略过多是会导致类数目庞大。