Java设计模式之策略模式(UML类图分析+代码详解)

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本文将介绍java设计模式之策略模式

案例引入

鸭子问题：编写鸭子项目，具体要求如下:

1) 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)

2) 显示鸭子的信息

传统方案解决鸭子问题的分析和代码实现

1) 传统的设计方案(类图)

2) 代码实现

package strategy;/* <---这是包名
-*- coding:utf-8 -*-
作者：bob-coding
日期：2022年10月26日11:28
敲码百遍，其意多见！！冲冲冲！！！*/public class Strategy01 {public static void main(String[] args) {Duck wildDuck = new WildDuck();wildDuck.display();wildDuck.quack();wildDuck.fly();wildDuck.swim();System.out.println("==================");Duck pekingDuck = new PekingDuck();pekingDuck.display();pekingDuck.swim();pekingDuck.fly();pekingDuck.quack();System.out.println("===================");Duck toyDuck = new ToyDuck();toyDuck.display();toyDuck.swim();toyDuck.quack();toyDuck.fly();}
}class WildDuck extends Duck {@Overridepublic void display() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" ~~野鸭子~~");}}class PekingDuck extends Duck {@Overridepublic void display() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("~~北京鸭~~~");}//因为北京鸭不能飞翔，因此需要重写fly@Overridepublic void fly() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("北京鸭不能飞翔");}}class ToyDuck extends Duck{@Overridepublic void display() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("玩具鸭");}//需要重写父类的所有方法@Overridepublic void quack() {System.out.println("玩具鸭不能叫~~");}@Overridepublic void swim() {System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");}@Overridepublic void fly() {System.out.println("玩具鸭不会飞翔~~~");}
}abstract class Duck {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() {System.out.println("鸭子会飞翔~~~");}}

传统的方式实现的问题分析和解决方案

1) 其它鸭子，都继承了Duck类，所以fly让所有子类都会飞了，这是不正确的

2) 上面说的1 的问题，其实是继承带来的问题：对类的局部改动，尤其超类的局部改动，会影响其他部分。会有溢出效应

3) 为了改进1问题，我们可以通过覆盖fly 方法来解决 => 覆盖解决

4) 问题又来了，如果我们有一个玩具鸭子ToyDuck, 这样就需要ToyDuck去覆盖Duck 的所有实现的方法 => 解决思路策略模式 (strategy pattern)

策略模式基本介绍

1) 策略模式（Strategy Pattern）中，定义算法族，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

2) 这算法体现了几个设计原则，第一、把变化的代码从不变的代码中分离出来；第二、针对接口编程而不是具体类（定义了策略接口）；第三、多用组合/聚合，少用继承（客户通过组合方式使用策略）。

策略模式的原理类图

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

策略模式解决鸭子问题

1) 应用实例要求编写程序完成前面的鸭子项目，要求使用策略模式

2) 思路分析(类图) 策略模式：分别封装行为接口，实现算法族，超类里放行为接口对象，在子类里具体设定行为对象。原则就是：分离变化部分，封装接口，基于接口编程各种功能。此模式让行为的变化独立于算法的使用者

3) 代码实现

package strategy02;/* <---这是包名
-*- coding:utf-8 -*-
作者：bob-coding
日期：2022年10月26日14:45
敲码百遍，其意多见！！冲冲冲！！！*/public class Strategy02 {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubWildDuck 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();}
}class WildDuck extends Duck {//构造器，传入FlyBehavor 的对象public  WildDuck() {// TODO Auto-generated constructor stubflyBehavior = new GoodFlyBehavior();}@Overridepublic void display() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 这是野鸭 ");}}class ToyDuck extends Duck{public ToyDuck() {// TODO Auto-generated constructor stubflyBehavior = new NoFlyBehavior();}@Overridepublic void display() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("玩具鸭");}//需要重写父类的所有方法@Overridepublic void quack() {System.out.println("玩具鸭不能叫~~");}@Overridepublic void swim() {System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");}}class PekingDuck extends Duck {//假如北京鸭可以飞翔，但是飞翔技术一般public PekingDuck() {// TODO Auto-generated constructor stubflyBehavior = new BadFlyBehavior();}@Overridepublic void display() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("~~北京鸭~~~");}
}class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {@Overridepublic void fly() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~");}}class NoFlyBehavior implements FlyBehavior{@Overridepublic void fly() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 不会飞翔  ");}}class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {@Overridepublic void fly() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 飞翔技术一般 ");}}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;}
}interface QuackBehavior {void quack();//子类实现
}interface FlyBehavior {void fly(); // 子类具体实现
}

策略模式在JDK-Arrays 应用的源码分析

1) JDK的 Arrays 的Comparator就使用了策略模式

2) 代码分析+Debug源码+模式角色分析

public class Strategy {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stub//数组Integer[] data = { 9, 1, 2, 8, 4, 3 };// 实现降序排序，返回-1放左边，1放右边，0保持不变// 说明// 1. 实现了 Comparator 接口（策略接口） , 匿名类 对象 new Comparator<Integer>(){..}// 2. 对象 new Comparator<Integer>(){..} 就是实现了 策略接口 的对象// 3. public int compare(Integer o1, Integer o2){} 指定具体的处理方式Comparator<Integer> comparator = new Comparator<Integer>() {public int compare(Integer o1, Integer o2) {if (o1 > o2) {return -1;} else {return 1;}};};// 说明/** public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {if (c == null) {sort(a); //默认方法} else { if (LegacyMergeSort.userRequested)legacyMergeSort(a, c); //使用策略对象celse// 使用策略对象cTimSort.sort(a, 0, a.length, c, null, 0, 0);}}*///方式1 Arrays.sort(data, comparator);System.out.println(Arrays.toString(data)); // 降序排序//方式2- 同时lambda 表达式实现 策略模式Integer[] data2 = { 19, 11, 12, 18, 14, 13 };Arrays.sort(data2, (var1, var2) -> {if(var1.compareTo(var2) > 0) {return -1;} else {return 1;}});System.out.println("data2=" + Arrays.toString(data2));}}

说明：

// 1. 实现了 Comparator 接口（策略接口） , 匿名类对象 new Comparator<Integer>(){..}

// 2. 对象 new Comparator<Integer>(){..} 就是实现了策略接口的对象

// 3. public int compare(Integer o1, Integer o2){} 指定具体的处理方式

Comparator<Integer> comparator = new Comparator<Integer>() {

public int compare(Integer o1, Integer o2) {

if (o1 > o2) {

return -1;

} else {

return 1;

}

};

策略模式的注意事项和细节

1) 策略模式的关键是：分析项目中变化部分与不变部分

2) 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

3) 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）

4) 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

5) 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大