设计模式系列：策略模式入门

对于技术领域的知识点，我个人喜欢简单地划分为2类：

1.基础类2.工具类

我判断一个知识点属于哪一类的主要依据有2点：

1.这个知识点是否经久不衰;2.这个知识点是否没有替代品;

如果上述2点都满足，则我会认为这是基础类知识，属于可以长期投资的价值股; 典型的例如操作系统、数据结构、Linux环境编程、软件模式(设计模式、架构模式...)等我会归类为基础类知识；

而例如 Qt、Git、Docker、甚至各种编程语言(C、C++、Java、Python)等知识点我都会暂时归类为工具类。不要误会，这些都只是我个人的喜好，并没有要贬低你心爱的技术的意思，只要是你在工作里需要重度使用的技术，你都应该把它归类为基础类，以便提醒自己需要深耕该技术。

说了这么多，无非是想告诉你，我认为设计模式很重要，仅此而已。即便你从事的是底层软件相关的工作，你只用 C 语言进行开发，情况也是一样的。

下面是正文(策略模式入门)

相关参考:

•Head First Design Pattern•Android 源码设计模式解析与实战•Android Design Patterns and Best Practice关注并且后台回复“设计模式”即可下载。

需求：
模拟现实生活中的鸭子，鸭子会游泳，鸣叫，飞。

1. 利用继承？

阶段1

一个父类 Duck 定义 鸭子 的一些特性，子类继承它的特性，并覆盖(override) 父类的部分特性。至此没什么问题，子类共同拥有父类的特性，消除了代码的重复性。

新的需求：
一些鸭子(例如野鸭)是会飞的，我们要让 Duck 具有 fly() 的特性。

阶段2

在 Duck 类中加上 fly() 方法：

引入新的问题：

在父类 Duck 类中增加 fly() 后，导致所有的子类鸭子都会 fly 了。

而真实的情况是：橡皮鸭子 RubberDuck 不应该会 fly。

思考:

1.对代码的局部修改，影响层面不只是局部;

2.继承虽然能复用代码，但是它并不完美;

阶段3

在 RubberDuck 中 override fly() 方法，方法内什么都不做。

利用继承来提供Duck的行为的做法，存在什么缺点？

1.大量的代码在多个 Duck 子类中冗余，例如 RubberDuck 的 fly();

2.父类Duck的改动会牵连所有子类Duck也要跟着改动

2. 使用接口效果如何？

阶段4

让部分而非全部鸭子可飞或者可叫。

把 fly() 从父类中提取出来定义为 Flyable 接口，只有会飞的鸭子才实现此接口 。quack() 也类似地定义为 Quackable 接口。

例如橡皮鸭 RubberDuck 不会飞，所有它不实现 Flyable 接口。

思考：
1.这样避免了 “阶段3” 中类似 RubberDuck->fly() 的冗余代码，但是又造成了 fly() 毫无复用性的问题( Java 接口内不能有代码实现);

2.设计原则：把会变化的部分独立出来，不要和不需要变化的代码混在一起(Identify the aspects of your application that vary and separate them from what stays the same.);

3.各种设计模式都有一样的目的：把会变化的部分取出并封装起来，以便以后轻易的改动和扩展此部分，而不影响不需要变化的其他部分;

4.软件开发的不变真理: 软件总是要变化的;

3. 划分变化与不变的部分

总结前面的做法：
1.阶段2: 行为 ( fly 和 quake ) 来自于 Duck 类内具体实现 ( concrete implementation );

2.阶段4: 行为来自于继承某个接口的子类内的专属实现 ( specialized implementation );

3.无论是阶段2还是阶段4，都是针对具体实现编程。即每一种会飞的鸭子，都必须要有自己专属的关于 fly 的具体实现(例如 MallarDuck->fly() / RedheadDuck->fly())，而无法共用同一类 fly 的方式(例如FlyWithWings / FlyWithRocket / FlyNoWay);

提取出变化的部分：
将会变化的鸭子的行为 ( 包括fly行为和quake行为 ) 从 Duck 类中提取出来。

4. 设计鸭子的行为

阶段5

让鸭子的行为可以动态改变：
用接口代表 ( represent ) 行为，定义2个接口：FlyBehavior and QuackBehavior。

行为的每一个具体实现(implementation)都会实现(implement) 对应的接口：

前人的经验：

1.设计原则：要针对接口编程，不要针对具体实现(implementation)编程 / Program to an interface, not an implementation;

2.这里的接口是一个“抽象概念”，并不是专门指Java 里的interface;

3.针对接口编程的另一个说法是针对超类型(supertype)编程，超类型在编程语法上一般是一个抽象类(abstract class)或者接口(interface);

实现鸭子的行为：

这样做有什么好处？

1.多个行为之间相互独立，可以轻松地添加更多的行为接口;

2.可以轻松地添加更多的行为实现;
例如添加一个用火箭来飞行的行为：添加了一个FlyRocketPowered类，它实现FlyBehavior接口即可

3.具体的行为实现都被封装在XXXBehavior接口内，使用者不用关心具体的行为细节;

4.行为接口 XXXBehavior 可以供其他 client 复用，例如鸡;

整合鸭子的行为：
1.鸭子将飞行和叫的行为委托 (delegate) 给别人处理，而不是在 Duck 类或者子类中自己来实现;

2.在 Duck 类中加入行为实例 xxxBehavior 和行为执行函数 performXxx();

3.实现 performQuack();

public class Duck { QuackBehavior quackBehavior;}public void performQuack() { quackBehavior.quack();}

4.初始化行为实例变量，例如在 MallardDuck 类中：

public class MallardDuck extends Duck { public MallardDuck() { quackBehavior = new Quack(); flyBehavior = new FlyWithWings();}

这里的做法并不完美：因为 MallardDuck 的构造函数里使用了 Quack 类 这个具体实现，即 MallardDuck 和 具体实现类 Quack 绑定在了一起。

由于xxxBehavior是可以在运行时被改变的，所以目前的做法已有足够的弹性了，暂时不用理会构造函数里的瑕疵。

5.允许动态地设置鸭子的行为，添加setXxxBehavior()：

public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb) { flyBehavior = fb;}

到这里，模拟鸭子的整个设计就已经完成了，整个设计框图如下：

5. 测试当前代码

测试代码：

public class MiniDuckSimulator { public static void main(String[] args) { Duck mallard = new MallardDuck(); mallard.performQuack(); mallard.performFly(); mallard.setFlyBehavior(new FlyRocketPowered()); mallard.performFly(); }}

测试效果：

%java MiniDuckSimulatorQuackI’m flying!!I'm flying with a rocker

根据测试结果总结一下：
1."有1个"比“是1个”更好，鸭子的行为不是继承来的，而是和行为对象组合而来;

2.设计原则：多用组合，少用继承(Favor composition over inheritance);

3.模拟鸭子使用的设计模式：策略模式;

什么是策略模式？

指对象有某个行为，但是在不同的场景中，该行为有不同的实现算法。

策略模式三要素：
1.定义了一族算法（业务规则）;

2.封装了每个算法;

3.这族的算法可互换代替（interchangeable）;

再举一个例子：
在一款游戏里，有不同的角色(国王、皇后、骑士...)，角色有不同的武器(斧头、剑、刀)，该怎么设计？

6. 最后的总结

懒人们专用：

7. 更多实践

有哪些开源项目使用或者借鉴了策略模式？

•Android

还等什么？赶紧分析起来吧~~

本文授权转载自公众号“嵌入式系统砖家”，作者可爱的东东

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