針對超類型編程:策略模式

来源:https://www.cnblogs.com/hongdouni/archive/2018/01/18/strategy_pattern.html
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Simple Demo 假如我們設計一款RPG游戲,裡面有各種職階的角色可以選擇:劍士、弓箭手、槍兵、騎師等。 該游戲內部設計使用了標準的面向對象技術,設計了一個角色超類,並讓各種職階角色繼承該超類。子類先以劍士、槍兵為例。 現在突然有了一個需求:在玩家有一段時間沒有操作游戲角色後,游戲角色可以在等 ...


Simple Demo

假如我們設計一款RPG游戲,裡面有各種職階的角色可以選擇:劍士、弓箭手、槍兵、騎師等。

該游戲內部設計使用了標準的面向對象技術,設計了一個角色超類,並讓各種職階角色繼承該超類。子類先以劍士、槍兵為例。

 

   

 

現在突然有了一個需求:在玩家有一段時間沒有操作游戲角色後,游戲角色可以在等待時哼唱本游戲的主題曲,可以簡單理解為讓游戲角色唱歌。

 

1、使用繼承解決

對於一個面向對象的程式,這很簡單。只要在 Character 類上加上 sing()方法,這樣所有職階的角色類都會繼承 sing()。

 

  

 

但是發生了一個問題,(作為理性被奪走的補償全能力強化的)狂戰士,不存在理性和人格,自然也不可能會唱歌,這樣破壞了設定,並不是所有的職階角色都能唱歌。

雖然可以將sing()方法覆蓋掉,在方法體內什麼都不做。

 

  

 

為了“復用”而使用繼承,但這樣以後每當有新職階的角色類出現,就要被迫檢查該角色是否能夠有唱歌這個行為,並可能需要覆蓋sing()。

 

2、那麼換成用介面又如何?

將 sing()從超類中取出來,放進一個“ Singable 介面”中,只有會唱歌的職階角色才實現此介面。

 

  

 

但這樣每個會唱歌的角色都要實現sing()方法,會造成重覆代碼變多,代碼無法復用,而且角色哼唱的方式可能還有多種變化。

 

3、使用策略模式

①先找出應用中可能需要變化之處,將會變化的部分取出封裝起來,讓該部分改變不會影響其他部分

我們知道 Character 類內的 sing()會隨著職階角色的不同而改變,將其從 Character 類中取出來,建立一組新的類來代表這個唱歌行為。

②如何實現唱歌的行為的類呢?針對介面編程

我們利用介面 SingBehavior 代表這個行為,並有一些具體實現。

類圖:

 

  

 

實際代碼:

public interface SingBehavior {//行為介面
    void sing();
}
public class SingSoftly implements SingBehavior { // 輕輕唱
    @Override
    public void sing() {
        System.out.println("hum hum hum ~ ~");
    }
}
public class SingNoWay implements SingBehavior { // 沒法唱
    @Override
    public void sing() {
        System.out.println("......"); // 沉默
    }
}

針對介面編程是為了針對超類型(一個抽象類或者是一個介面)編程,將變數聲明為超類型後,其具體實現類的對象都可以指定給這個變數,根據具體實現執行實際行為。

聲明瞭SingBehavior(超類型)變數後,我們甚至不需要知道實際的子類型,只關心它能夠進行正確的sing()的行為就夠了。

這樣將其分離出來後,可以讓唱歌的行為被其他對象復用,這個行為已經和 Character 類無關了。

③將 SingBehavior 和 Character 組合起來(多用組合,少用繼承)。

在 Character 類中加入一個 SingBehavior 實例變數,每個角色對象都會動態的設置這個變數,在運行時就可以引用正確的行為類。

public abstract class Character {
    protected SingBehavior singBehavior;

    public Character{
        singBehavior = new SingSoftly();//預設能夠輕輕唱
    }
    public void fight() {// 進行戰鬥
        System.out.println("I can fight");
    }

    public abstract void capability();

    public void performSing() { 
        singBehavior.sing();
    }
    
    public void setSingBehavior(SingBehavior singBehavior) { //用於動態設定唱歌行為
        this.singBehavior = singBehavior;
    }
    // 其他方法......
}

這樣想要進行唱歌的動作,只需委托給 singBehavior 去唱歌就可以了,不需要知道 singBehavior 真正引用的對象到底是什麼。

下麵看三個具體實現類:

Character 已經在構造器里初始化了 singBehavior,所以能夠唱歌的 Saber 類和 Lancer 類不需要再初始化該變數。

public class Saber extends Character {
    @Override
    public void capability() {
        System.out.println("I can use the sword");// 使用劍
    }
}
public class Lancer extends Character {
    @Override
    public void capability() {
        System.out.println("I can use the lance");// 使用長矛
    }
}
public class Berserker extends Character {
    public Berserker() {
        singBehavior = new SingNoWay(); //預設沉默無聲
    }

    @Override
    public void capability() {
        System.out.println("I can destroy everything");// 破壞一切
    }
}

測試代碼:

public class CharacterSingTest {
    public static void main(String[] args) {
        Character saber = new Saber();
        System.out.println("It's Saber");
        saber.performSing();
        Character berserker = new Berserker();
        System.out.println("It's Berserker");
        berserker.performSing(); // Berserker預設沉默無聲
        //一開始Berserker的設定是失去理性的,假設有辦法讓他短暫的恢復理性
        berserker.setSingBehavior(new SingBehavior() {    //動態的設置 singBehavior
            @Override
            public void sing() {
                // 短暫的恢復了理性,能夠唱歌了
                System.out.println("I come to my senses temporarily , hum hum hum ~ ~");
            }
        });
        berserker.performSing();
    }
}

列印結果:

It's Saber
hum hum hum ~ ~
It's Berserker
......
I come to my senses temporarily , hum hum hum ~ ~

 

重新設計後的類圖:

 

  

 

重新設計後的類結構:所有職階的角色類繼承 Character ,具體唱歌行為實現 SingBehavior 介面,後將CharacterSingBehavior組合起來,委托SingBehavior執行唱歌行為。

這一組唱歌行為可以想象成一個演算法族,將每一個演算法封裝起來,且SingSoftly SingNoWay 這些具體演算法實現了同一個介面,是可以互換復用的;演算法以後發生的變化獨立於使用客戶(Character)。這就是策略模式。

策略模式類圖:

 

  

 

4JDK中存在的策略模式

JDK中的比較器Comparator就應用了策略模式。

我們使用靜態方法Collections.sort()方法給集合排序時,有兩個重載方法:

①Collections.sort(List)

要求參數List集合里的元素必須實現Comparable介面(實現compareTo()方法),這樣才能根據元素自定義的排序演算法進行排序,但每次更換排序方式時都需要去修改compareTo()方法。

②Collections.sort(List, Comparator)

不要求List集合里的元素實現了Comparable介面,排序時會根據Comparator的具體實現演算法進行排序。

這裡的Collections.sort(List, Comparator)方法就是Context(環境角色)ComparatorStrategy(抽象的策略),而真正傳入參數需要的是實現了Comparator具體實現類(具體策略類)

這樣每次更換排序方式時只需要替換具體的比較器類,而不需要再去修改集合里的元素類。

 

參考書籍:《Head First 設計模式》

 


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