【设计模式 - 22】之策略模式（Strategy）

1      模式简介

　　在策略模式中，一个类的行为或其算法可以在运行时改变。策略模式定义了一系列算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可以互相替换。

策略模式的优点：

• 算法可以自由切换；
• 避免使用多重条件判断；
• 扩展性良好。

策略模式的缺点：

• 算法可以自由切换；
• 避免使用多重条件判断；
• 扩展性良好。

策略模式的适用场景：

• 当一个系统中有许多类，它们之间的区别仅在于它们的行为，希望动态地让一个对象在许多行为中选择一种行为时；
• 当一个系统需要动态地在几种算法中选择一种时；
• 当一个对象有很多的行为，不想使用多重的条件选择语句来选择使用哪个行为时。

2      案例

　　在这个例子中，我们来模拟一个游戏：这个游戏中有各种鸭子，它们会飞，也会叫，但它们飞和叫的方式不同，如红头鸭是呱呱叫的，而橡皮鸭是吱吱叫的；红头鸭是用翅膀飞的，而橡皮鸭是不会飞的。我们希望用JAVA编程语言结合策略模式来完成这个功能。

2.1 使用继承

　　鸭子虽然有不同的种类，但是也有一定的相同之处，所以我们可以从鸭子中提取一个父类Duck，让不同种类的鸭子类继承自父类，将所有鸭子共有的属性和行为放到父类中。这种思想对应的类图如下：

　　这样做看似没有错误，但实际上存在以下两个方面的错误：

　　1、子类的可用行为可能远大于我们的期待范围。把所有方法和属性都定义在Duck父类中，再由所有子类去继承这个父类，那么所有的子类就都具备父类的方法和属性。就拿这个游戏的例子来说，如果加入一个方法fly()，那么就算是橡皮鸭（RubberDuck）类也一定会具备fly()的行为。

　　2、这种方法并不能有效的解决代码重复问题。拿上一条中的fly()方法来说，既然不同的鸭子具有不同的飞行方式，则fly()方法的方法体一定是写在子类中；而不同种类的鸭子的飞行方式也可能是相同的，所以我们就可能不得不在多个鸭子中使用相同的fly()方法，而在另外一些鸭子中使用另一种fly()方法。

2.2 增加接口

　　我们可以把Duck父类中的fly()方法提取出来定义成接口，称为Flyable，其中定义一个抽象方法fly()，让可以飞的Duck子类实现这个接口并实现fly()方法。各个类中的行为细节及类间关系如下图所示。

　　使用接口有效的解决了上面的第一个问题，即可以有效的控制各个子类的行为范围，不会出现“子类具有父类的所有方法”的情况了。但是，JAVA中的接口中不具备代码实现功能，所以这样做并没有解决代码重复的问题。

2.3 解决问题

　　我们需要找出应用中可能需要变化的地方，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起，即把会变化的部分取出并封装起来，一边以后可以轻易的改动或扩展此部分，而不影响不需要变化的部分。

　　在上面的两次尝试（使用继承、增加接口）中，我们都只是把共有的属性和行为抽出来封装成父类或接口，但在这里，我们要尽量两次封装，即在业务类上面还有两层封装类。对于一种行为，我们首先将这种行为抽取出来作为一个总的行为接口，然后再在这个接口下面定义多个不同的实现类，最后再在业务类中调用父类完成业务。简单的说，在上面两种尝试中，我们只是定义了两个互不相关的行为，而在这种方法中，我们定义的是一组有关联的行为。

　　拿我们这个例子中的fly()方法举例，飞，可能是用翅膀飞（FlyWithWings），也可能是坐火箭飞（FlyRocketPower）。因此，我们定义一个总的接口FlyBehavior，在这个接口中定义一个抽象方法fly()。再定义两个实现FlyBehavior接口的类FlyWithWings和FlyRocketPower，这两个类实现FlyBehavior接口，并实现接口中的fly()方法。另外，我们在Duck父类中定义一个FlyBehavior的接口变量，在生成鸭子实体的时候，给其FlyBehavior赋值，以此决定鸭子的飞行方式。我们还可以在Duck父类中定义一个设置飞行方式的方法setFlyBehavior()，来动态的改变鸭子的飞行方式。以下是类图：

　　以下贴出对这个问题的解决方案的代码：

　　飞行接口FlyBehavior中的代码：

public interface FlyBehavior {
    // 飞行的抽象方法
    void fly();
}

　　使用翅膀飞行类FlyWithWings中的代码：

public class FlyWithWings implements FlyBehavior {

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("使用翅膀飞行");
    }
}

　　其实还有不会飞的类FlyNoWay，这里就不贴出来了。

　　叫的接口QuackBehavior中的代码：

public interface QuackBehaviro {
    // 叫的抽象方法
    void quack();
}

　　呱呱叫的类Quack中的代码：

public class Quack implements QuackBehaviro {

    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("呱呱叫");
    }
}

　　其实还有吱吱叫的类Squeak，这里就不贴出来了。

　　鸭子的父类Duck中的代码：

public class Duck {
    protected FlyBehavior flyBehavior;
    protected QuackBehaviro quackBehaviro;

    public void performFly() {
        flyBehavior.fly();
    }

    public void performQuack() {
        quackBehaviro.quack();
    }

    public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior) {
        this.flyBehavior = flyBehavior;
    }

    public void setQuackBehaviro(QuackBehaviro quackBehaviro) {
        this.quackBehaviro = quackBehaviro;
    }
}

　　鸭子的一个子类红头鸭RedHeadDuck中的代码：

public class RedHeadDuck extends Duck {

    public RedHeadDuck() {
        System.out.println("只是一只红头鸭");
        super.flyBehavior = new FlyWithWings();
        super.quackBehaviro = new Quack();
    }
}

　　鸭子的另一个子类橡皮呀RubberDuck中的代码：

public class RubberDuck extends Duck {

    public RubberDuck() {
        System.out.println("这是一只橡皮鸭");
        super.flyBehavior = new FlyNoWay();
        super.quackBehaviro = new Squeak();
    }
}

　　测试类Test中的代码：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Duck redHeadDuck = new RedHeadDuck();
        redHeadDuck.performFly();
        redHeadDuck.performQuack();

        System.out.println();

        Duck rubberDuck = new RubberDuck();
        rubberDuck.performFly();
        rubberDuck.performQuack();
    }
}

　　运行结果如下图所示：

　　下面贴出策略模式代码的GitHub地址：【GitHub - Strategy】。