趣解设计模式之《会飞的橡皮鸭》

简介: 趣解设计模式之《会飞的橡皮鸭》

〇、小故事

小王公司要开发一个养鸭子的模拟养育游戏。游戏中会出现各种类型的鸭子。小王设计了一个基础的鸭子类——Duck类,这个类有3个方法:

quack】用来描述鸭子叫声的方法;

swim】用来描述鸭子游泳姿态的方法;

display】用来描述鸭子外貌的方法;

然后通过继承Duck类,根据鸭子的不同种类/类型创建了很多的鸭子子类,比如:绿头鸭红头鸭橡皮鸭等等。程序运行很棒,过了几天,领导说,小王啊,咱们游戏中小鸭子行为举止太单一了,能不能让这些鸭子能飞起来,这样看着效果更好。小王说:“没问题,这个好办!”。

这时,小王就在父类Duck里增加了一个fly()方法,然后就自信的去部署程序然后睡觉了。第二天,给客户演示的游戏展示大会上,自信满满的领导在演示时,发生了可怕的事情,那就是,一大堆橡皮鸭也在游戏中飞来飞去。游戏发布会失败了!

小王被领导狠狠的批评了一顿,回去后,就开始改bug,把橡皮鸭的fly方法重写为不会飞,并且一个个的检查了游戏中的40多个类型的鸭子的所有行为(因为都是从父类继承的)。小李当天加班到了凌晨4点

他突然发现了自己设计中非常严重的问题,那就是,按照现在的设计方式,每当有新的鸭子子类出现的时候,他就要被迫检查所有父类继承过来的方法是否需要覆盖重写,比如fly(),quark()等。这简直是个巨大的大坑

那我们有什么办法可以解决上面的问题吗?当然是可以的,那就是我们今天要介绍的设计模式——策略模式

一、模式定义

策略模式Strategy Pattern

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。

这里面的核心思想就是,将变化的行为抽取出来,然后采用组合的方式而非继承的方式来为目标类增加所需能力。以上面的故事为例,我们可以将fly行为、quack行为等抽取出来,分别定义为接口。然后,通过实现FlyBehavior接口QuackBehavior接口来丰富具体飞行与叫声行为(即:算法族),然后在具体的鸭子实现类中,引入不同的飞行和叫声的子类实现,从而实现行为的多样性。并且,可以通过更换子类来变更鸭子的具体行为。

二、模式类图

根据上面小王的故事,我们来用策略模式对其第一版的设计进行改造一下。首先,将飞行行为和叫声行为从Duck父类中抽取出来,分别定义为FlyBehavior接口和QuackBehavior接口。

然后针对FlyBehavior飞行行为接口定义如下实现类:

FlyWithWings】用翅膀飞行的行为;

FlyNoWay】不会用翅膀进行飞行的行为;

然后针对QuackBehavior叫声行为接口定义如下实现类:

Quack】呱呱的叫;

Squeak】吱吱的叫;

MuteQuack】不会叫;

好了,上面的这5个实现类就是所谓的算法族,为什么被称为算法族呢?我们日常编写代码,其实就是由数据结构+算法行为组成的,所有的行为都可以称之为算法,所以,针对飞行行为和叫声行为,都被称为算法族。

除了算法族之外,我们创建Duck父类,以及各种不同种类的鸭子,例如:绿头鸭红头鸭橡皮鸭……

具体的类图实现请见下图所示:

三、代码实现

创建抽象鸭子父类Duck.java

public abstract class Duck {
    protected FlyBehavior flyBehavior;
    protected QuackBehaviorBehavior quackBehaviorBehavior;
    public abstract void display();
    public void swin() {
        System.out.println("鸭子游泳");
    }
    public void performQuack() {
        quackBehaviorBehavior.quack();
    }
    public void performFly() {
        flyBehavior.fly();
    }
    public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior) {
        this.flyBehavior = flyBehavior;
    }
    public void setQuackBehaviorBehavior(QuackBehaviorBehavior quackBehaviorBehavior) {
        this.quackBehaviorBehavior = quackBehaviorBehavior;
    }
}

创建鸭子的具体实现子类DecoyDuck.javaMallardDuck.javaRedheadDuck.javaRubberDuck.java

/**
 * @description 诱饵鸭
 * @author: muse
 **/
public class DecoyDuck extends Duck {
    public DecoyDuck() {
        flyBehavior = new FlyNoWay(); // 不会飞
        quackBehaviorBehavior = new MuteQuack(); // 哑巴鸭,不会叫
    }
    public void display() {
        System.out.println("诱饵鸭的外貌特征");
    }
}
/**
 * @description 绿头鸭
 * @author: muse
 **/
public class MallardDuck extends Duck {
    public MallardDuck() {
        flyBehavior = new FlyWithWings(); // 鸭子飞行
        quackBehaviorBehavior = new Quack(); // 红头鸭的呱呱叫
    }
    public void display() {
        System.out.println("绿头鸭的外貌特征");
    }
}
/**
 * @description 红头鸭
 * @author: muse
 **/
public class RedheadDuck extends Duck {
    public RedheadDuck() {
        flyBehavior = new FlyWithWings(); // 鸭子飞行
        quackBehaviorBehavior = new Quack(); // 红头鸭的呱呱叫
    }
    public void display() {
        System.out.println("红头鸭的外貌特征");
    }
}
/**
 * @description 橡皮鸭
 * @author: muse
 **/
public class RubberDuck extends Duck {
    public RubberDuck() {
        flyBehavior = new FlyNoWay(); // 不会飞
        quackBehaviorBehavior = new Squeak(); // 橡皮鸭的吱吱叫
    }
    public void display() {
        System.out.println("橡皮鸭的外貌特征");
    }
}

创建飞行行为接口FlyBehavior.java

/**
 * @description 飞行行为
 * @author: muse
 **/
public interface FlyBehavior {
    void fly();
}

创建具体的飞行行为子类FlyNoWay.javaFlyWithWings.java

/**
 * @description 不会飞行
 * @author: muse
 **/
public class FlyNoWay implements FlyBehavior {
    public void fly() {
        System.out.println("不会飞行");
    }
}
/**
 * @description 实现鸭子的飞行
 * @author: muse
 **/
public class FlyWithWings implements FlyBehavior {
    public void fly() {
        System.out.println("实现鸭子的飞行");
    }
}

创建叫声行为接口QuackBehaviorBehavior.java

/**
 * @description 叫声行为
 * @author: muse
 **/
public interface QuackBehaviorBehavior {
    void quack();
}

创建具体的叫声行为子类MuteQuack.javaQuack.javaSqueak.java

/**
 * @description 不会叫
 * @author: muse
 **/
public class MuteQuack implements QuackBehaviorBehavior {
    public void quack() {
        System.out.println("哑巴鸭,不会叫");
    }
}
/**
 * @description 呱呱叫
 * @author: muse
 **/
public class Quack implements QuackBehaviorBehavior {
    public void quack() {
        System.out.println("普通鸭子的呱呱叫");
    }
}
/**
 * @description 吱吱叫
 * @author: muse
 **/
public class Squeak implements QuackBehaviorBehavior {
    public void quack() {
        System.out.println("橡皮鸭的吱吱叫");
    }
}

测试类StrategyTest.java

/**
 * @description 测试类
 * @author: muse
 **/
public class StrategyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Duck rubberDuck = new RubberDuck(); // 生成橡皮鸭
        rubberDuck.display();
        rubberDuck.performFly();
        System.out.println("-----------对橡皮鸭进行改造,让它能飞起来------------");
        rubberDuck.setFlyBehavior(new FlyWithWings()); // 更换会飞的算法族
        rubberDuck.performFly();
    }
}

今天的文章内容就这些了:

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