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)

Java设计模式之策略模式(UML类图分析+代码详解)_第1张图片

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~~~");
    }

}

Java设计模式之策略模式(UML类图分析+代码详解)_第2张图片

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

Java设计模式之策略模式(UML类图分析+代码详解)_第3张图片

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

Java设计模式之策略模式(UML类图分析+代码详解)_第4张图片

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
}

Java设计模式之策略模式(UML类图分析+代码详解)_第5张图片

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));
		
	}

}

Java设计模式之策略模式(UML类图分析+代码详解)_第6张图片

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;

                }

            };

        };

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

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