认真学习设计模式之策略模式(Strategy Pattern)

简介: 认真学习设计模式之策略模式(Strategy Pattern)

【1】策略模式定义


策略模式定义和封装了一系列的算法,它们是可以相互替换的,也就是说它们具有共性,而它们的共性就体现在策略接口的行为上。另外为了达到最后一句话的目的,也就是说让算法独立于使用它的客户而独立变化,我们需要让客户端依赖于策略接口来实现。


策略模式(Strategy Pattern)中,定义算法族(策略组),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


策略模式特点:

  • 是一种行为型模式,对算法封装,使得客户端独立于各个策略
  • 扩展性强,添加策略无非就是添加一个具体的实现类而已,代价非常低
  • 使用对象组合,弹性很强


这算法体现了几个设计原则:

  • 把变化的代码从不变的代码中分离出来也就是封装变化
  • 针对接口编程而不是具体类(定义了策略接口);
  • 多用组合/聚合,少用继承(客户通过组合方式使用策略)。


从上图可以看到,客户context 有成员变量strategy 或者其他的策略接。至于需要使用到哪个策略,我们可以在构造器中指定。

主要解决:


  • 针对同一类型问题的多种处理方式,仅仅是具体行为有差别时;
  • 需要安全地封装多种同一类型的操作时;
  • 出现同一抽象类有多个子类,而又需要使用 if-else 或者 switch-case 来选择具体子类时。

【2】应用案例

编写鸭子项目,具体要求如下:

  • 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

① 抽象类Duck

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;
  }
}

② 两个策略接口

public interface QuackBehavior {
  // 嘎嘎
  void quack();//子类实现
}
public interface FlyBehavior {  
  void fly(); // 子类具体实现
}

③ 具体策略实现

FlyBehavior 的具体实现

public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {
  @Override
  public void fly() {
    System.out.println(" 飞翔技术一般 ");
  }
}
public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {
  @Override
  public void fly() {
    System.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~");
  }
}
public class NoFlyBehavior implements FlyBehavior{
  @Override
  public void fly() {
    System.out.println(" 不会飞翔  ");
  }
}

QuackBehavior的具体实现

public class BadQuackBehavior implements QuackBehavior {
  @Override
  public void quack() {
    System.out.println("鸣叫声一般~~");
  }
}
public class GoodQuackBehavior implements QuackBehavior {
  @Override
  public void quack() {
    System.out.println("鸣叫声洪亮~~");
  }
}
public class NoQuackBehavior implements QuackBehavior {
  @Override
  public void quack() {
    System.out.println("不会鸣叫~~");
  }
}

④ 具体Duck实现

public class PekingDuck extends Duck {  
  //假如北京鸭可以飞翔,但是飞翔技术一般
  public PekingDuck() {
    flyBehavior = new BadFlyBehavior();
    quackBehavior = new BadQuackBehavior();
  } 
  @Override
  public void display() {
    System.out.println("~~北京鸭~~~");
  }
}
public class ToyDuck extends Duck{  
  public ToyDuck() {
    flyBehavior = new NoFlyBehavior();
    quackBehavior = new NoQuackBehavior();
  } 
  @Override
  public void display() {
    System.out.println("玩具鸭");
  }
  //需要重写父类的所有方法
  public void swim() {
    System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
  }
}
public class WildDuck extends Duck {
  //构造器,传入FlyBehavor 的对象
  public  WildDuck() {
    flyBehavior = new GoodFlyBehavior();
    quackBehavior = new GoodQuackBehavior();
  } 
  @Override
  public void display() {
    System.out.println(" 这是野鸭 ");
  }
}

可以看到,具体Duck类中的构造函数传入了策略接口的实现类。这样将行为给独立出来,并且可以根据策略动态改变。

测试方法如下:

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();
}

⑤ UML类图

⑥ 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。其体现了“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

Spring中的策略模式

Spring中策略模式使用有多个地方,如Bean定义对象的创建以及代理对象的创建等。这里主要看一下代理对象创建的策略模式的实现。

前面已经了解Spring的代理方式有两个Jdk动态代理和CGLIB代理。这两个代理方式的使用正是使用了策略模式。它的结构图如下所示:



在上面结构图中与标准的策略模式结构稍微有点不同,这里抽象策略是AopProxy接口,Cglib2AopProxy和JdkDynamicAopProxy分别代表两种策略的实现方式,ProxyFactoryBean就是代表Context角色 ,它根据条件选择使用Jdk代理方式还是CGLIB方式,而另外三个类主要是来负责创建具体策略对象,ProxyFactoryBean是通过依赖的方法来关联具体策略对象的,它是通过调用策略对象的getProxy (ClassLoaderclassLoader)方法来完成操作。

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