Java设计模式之策略模式(UML类图分析+代码详解)
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本文将介绍java设计模式之策略模式
案例引入
鸭子问题：编写鸭子项目，具体要求如下:
1) 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)
2) 显示鸭子的信息
传统方案解决鸭子问题的分析和代码实现
1) 传统的设计方案(类图)
2) 代码实现
package strategy;/* <---这是包名
-*- coding:utf-8 -*-
作者：bob-coding
日期：2022年10月26日11:28
敲码百遍，其意多见！！冲冲冲！！！*/
public class Strategy01 {
public static void main(String[] args) {
Duck wildDuck = new WildDuck();
wildDuck.display();
wildDuck.quack();
wildDuck.fly();
wildDuck.swim();
System.out.println("==================");
Duck pekingDuck = new PekingDuck();
pekingDuck.display();
pekingDuck.swim();
pekingDuck.fly();
pekingDuck.quack();
System.out.println("===================");
Duck toyDuck = new ToyDuck();
toyDuck.display();
toyDuck.swim();
toyDuck.quack();
toyDuck.fly();
}
}
class WildDuck extends Duck {
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" ~~野鸭子~~");
}
}
class PekingDuck extends Duck {
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
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() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("北京鸭不能飞翔");
}
}
class ToyDuck extends Duck{
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("玩具鸭");
}
//需要重写父类的所有方法
@Override
public void quack() {
System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
}
@Override
public void swim() {
System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
}
@Override
public void fly() {
System.out.println("玩具鸭不会飞翔~~~");
}
}
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~~~");
}
}
传统的方式实现的问题分析和解决方案
1) 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
2) 上面说的1 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
3) 为了改进1问题，我们可以通过覆盖fly 方法来解决 => 覆盖解决
4) 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)
策略模式基本介绍
1) 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
2) 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）。
策略模式的原理类图
说明：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。
策略模式解决鸭子问题
1) 应用实例要求 编写程序完成前面的鸭子项目，要求使用策略模式
2) 思路分析(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
3) 代码实现
package strategy02;/* <---这是包名
-*- coding:utf-8 -*-
作者：bob-coding
日期：2022年10月26日14:45
敲码百遍，其意多见！！冲冲冲！！！*/
public class Strategy02 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
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();
}
}
class WildDuck extends Duck {
//构造器，传入FlyBehavor 的对象
public WildDuck() {
// TODO Auto-generated constructor stub
flyBehavior = new GoodFlyBehavior();
}
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 这是野鸭 ");
}
}
class ToyDuck extends Duck{
public ToyDuck() {
// TODO Auto-generated constructor stub
flyBehavior = new NoFlyBehavior();
}
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("玩具鸭");
}
//需要重写父类的所有方法
@Override
public void quack() {
System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
}
@Override
public void swim() {
System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
}
}
class PekingDuck extends Duck {
//假如北京鸭可以飞翔，但是飞翔技术一般
public PekingDuck() {
// TODO Auto-generated constructor stub
flyBehavior = new BadFlyBehavior();
}
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("~~北京鸭~~~");
}
}
class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {
@Override
public void fly() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~");
}
}
class NoFlyBehavior implements FlyBehavior{
@Override
public void fly() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 不会飞翔 ");
}
}
class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {
@Override
public void fly() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 飞翔技术一般 ");
}
}
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;
}
}
interface QuackBehavior {
void quack();//子类实现
}
interface FlyBehavior {
void fly(); // 子类具体实现
}
策略模式在JDK-Arrays 应用的源码分析
1) JDK的 Arrays 的Comparator就使用了策略模式
2) 代码分析+Debug源码+模式角色分析
public class Strategy {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//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(){..}
// 2. 对象 new Comparator(){..} 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 comparator = new Comparator() {
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
if (o1 > o2) {
return -1;
} else {
return 1;
}
};
};
// 说明
/*
* public static void sort(T[] a, Comparator 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));
}
}
说明：
// 1. 实现了 Comparator 接口（策略接口） , 匿名类 对象 new Comparator
// 2. 对象 new Comparator
// 3. public int compare(Integer o1, Integer o2){} 指定具体的处理方式
Comparator
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
if (o1 > o2) {
return -1;
} else {
return 1;
}
};
};
策略模式的注意事项和细节
1) 策略模式的关键是：分析项目中变化部分与不变部分
2) 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
3) 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）
4) 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
5) 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