设计模式之策略模式(Java实现)

文章目录

前言
一、认识策略模式
二、实现策略模式
- 2.1、简单实现策略模式
- 2.2、实际小案例实现策略模式
总结
参考资料

前言

本篇博客是关于策略模式的实现，若文章中出现相关问题，请指出！

对应代码地址：Gitee（demo-exer/ java-Lear23designpatterns）、Github（java-demo/ java-Lear23designpatterns）

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一、认识策略模式

策略模式定义：定义了算法族，将其封装起来，让它们直接可以互相替换，此模式的话变化独立于算法的使用者。把使用算法的责任和算法的实现分割开来，并委派给不同的对象对这些算法进行管理。

结构：

抽象策略类：定义一个公共接口，各种不同的算法以不同过的形式来实现它，环境角色可使用这个接口来调用不同的算法。
具体策略类：实现了抽象策略类定义的接口，提供具体的算法实现。
环境类：持有一个策略类的引用，并最终给客户端使用。

优缺点：

优点：使用策略模式可避免多种条件语句；提供了一系列可重用的算法族；提供开闭原则，可在不修改代码情况下灵活增加新算法。
缺点：需要理解所有的策略算法区别，会造成很多的策略类，增加维护难度。

应用场景：

JDK中的Arrays.sort(T[] a, Comparator c)方法，其中可以自定义使用Comparator接口来定义排序规则，这实际上也是一种策略模式体现。
Spring中的InstantiationStrategy接口包含了抽象实例化方法，用于创建实例，其实现类就实现了不同的创建方式有反射的、也有通过cglib方式的。

二、实现策略模式 2.1、简单实现策略模式

demo见xyz.changlu.strategy.demo1包下代码：

抽象策略：Strategy

//抽象策略接口
public interface Strategy {
    void strategyMethod();
}

具体策略实现：ConcreteStrategyA、ConcreteStrategyB

//具体策略实现类A
public class ConcreteStrategyA implements Strategy{
    @Override
    public void strategyMethod() {
        System.out.println("具体策略类A实现算法....");
    }
}

//具体策略实现类B
public class ConcreteStrategyB implements Strategy {

    @Override
    public void strategyMethod() {
        System.out.println("具体策略实现类B执行算法....");
    }
}

指定环境类：Context

//指定环境类
public class Context {
    private Strategy strategy;//具体策略

    public Context(){
        //默认使用策略A
        this.strategy = new ConcreteStrategyA();
    }

    public Strategy getStrategy() {
        return strategy;
    }

    public void setStrategy(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    //执行指定策略方法
    public void strategyMethod(){
        //通过调用指定的策略执行，可通过set/get方法更改策略
        strategy.strategyMethod();
    }

}

该环境可随意切换指定策略！

测试程序：测试类Customer

//测试类
public class Customer {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        context.strategyMethod();

        //更改指定策略之后再次使用
        context.setStrategy(new ConcreteStrategyB());
        context.strategyMethod();
    }
}

2.2、实际小案例实现策略模式

案例描述：根据需求需要创建多种不同类型的僵尸，并且其外观、移动、攻击会不停的迭代更新，问如何设计会更好！

本案例来源于b站视频：2020年最详细的23种Java设计模式完整视频教程全集

第一版：

第二版：

说明：我们可以看到第二版中僵尸类型变多，并且其外观、移动、攻击都会有所不同，若是不使用策略设计模式可能就会像如下方式设计。

abstract class Zombie{
    abstract void describe();
    abstract void appearance();
    abstract void movie();
    abstract void attach();
}

//普通僵尸
class NormalZombie extends Zombie{
    void describe(){//类型描述
        ....
    }
    
    void appearance(){
        ....
    }
    
    void movie(){
        ....
    }
    
    void attach(){
        ....
    }
}

//大头僵尸
class NormalZombie extends Zombie{
    void describe(){//类型描述
        ....
    }
    
    void appearance(){
        ....
    }
    
    void movie(){
        ....
    }
    
    void attach(){
        ....
    }
}

我们看上面的这种方式设计，使用一个抽象类包含其三个特征，接着不同类型僵尸来继承抽象类并实现指定方法。
弊端描述：若是我们要更改某个僵尸的部分特征呢？需要回到原本代码中去更改嘛，这就违反了开闭原则了，并且若是用户想要自定义岂不是行不通了。

实现过程

解决方案：分析一下每个僵尸都有不同的类型，其类型、外观、移动、攻击方式这个抽象名词是固有的，其中的行为会发生改变，我们这样修改，对于抽象类中的固有抽象方法并不改变，多添加两个需要不断改变的特定特征，如移动、攻击方式单独定义一个接口，不同的移动行为、攻击方式来实现该接口即可，并且在僵尸类中添加几个对应移动、攻击方式的实例属性，并且能够进行修改与获取，在调用相对应方法时调用其实例的方法即可！

demo见xyz.changlu.stratege.demo2包目录下代码：

Attachable：抽象攻击接口。
Moveable：抽象移动接口。
Zombie：为僵尸抽象类。
说明：箭头指向的表示对应的实现类，仅作演示所以只对攻击方式、移动方式做了接口及实现类，其他暂不使用接口，演示到位即可。

抽象行为：Attachable、Moveable

//定义攻击接口
public interface Attachable {
    void attach();
}

//定义行为接口
public interface Moveable {
    void movie();
}

抽象僵尸类：Zombie

//僵尸抽象类
public abstract class Zombie {
    Attachable attachable;
    Moveable moveable;
    //对应的抽象方法
    abstract void describe();
    abstract void appearance();
    abstract void movie();
    abstract void attach();

    //初始化时具备指定能力
    public Zombie(Attachable attachable, Moveable moveable) {
        this.attachable = attachable;
        this.moveable = moveable;
    }

    public Attachable getAttachable() {
        return attachable;
    }

    public void setAttachable(Attachable attachable) {
        this.attachable = attachable;
    }

    public Moveable getMoveable() {
        return moveable;
    }

    public void setMoveable(Moveable moveable) {
        this.moveable = moveable;
    }
}

其中定义两个行为属性，并且包含set/get方法可进行切换设置行为属性。
定义了四个抽象方法分别为对应的不变的抽象行为。

具体行为：BiteAttach、HeadAttach、DirectionMove、StepToStepMove

//攻击行为实现类————————————————————————————————————————
//咬攻击
public class BiteAttach implements Attachable{
    @Override
    public void attach() {
        System.out.println("咬攻击方式！");
    }
}

//头部撞击攻击
public class HeadAttach implements Attachable{
    @Override
    public void attach() {
        System.out.println("头撞攻击");
    }
}

//移动行为实现类————————————————————————————————————————
//朝一个方向移动
public class DirectionMove implements Moveable {
    @Override
    public void movie() {
        System.out.println("朝着一个方法前进！");
    }
}
//一瘸一拐移动
public class StepToStepMove implements Moveable{
    @Override
    public void movie() {
        System.out.println("一撅一拐向前行进");
    }
}

具体僵尸类：NormalZombie、FlagZombie

//普通僵尸
public class NormalZombie extends Zombie {

    public NormalZombie() {
        //普通僵尸默认攻击为咬，移动方式为朝一个方向移动
        super(new BiteAttach(), new DirectionMove());
    }

    public NormalZombie(Attachable attachable, Moveable moveable) {
        super(attachable, moveable);
    }

    @Override
    void describe() {
        System.out.println("我是一个普通僵尸");
    }

    @Override
    void appearance() {
        System.out.println("一顶绿帽子");
    }

    @Override
    void movie() {
        moveable.movie();//指定指定行为接口方法
    }

    @Override
    void attach() {
        attachable.attach();
    }
}

//旗手僵尸
public class FlagZombie extends Zombie{

    public FlagZombie() {
        //普通僵尸默认攻击为咬，移动方式为一瘸一拐移动
        super(new BiteAttach(), new StepToStepMove());
    }

    public FlagZombie(Attachable attachable, Moveable moveable) {
        super(attachable, moveable);
    }

    @Override
    void describe() {
        System.out.println("我是一个旗帜僵尸");
    }

    @Override
    void appearance() {
        System.out.println("一顶绿帽子");
    }

    @Override
    void movie() {
        moveable.movie();
    }

    @Override
    void attach() {
        attachable.attach();
    }
}

测试程序：测试类Customer

//测试类
public class Customer {
    public static void main(String[] args) {
        //普通僵尸、旗帜僵尸的特征属性都来进行打印
        System.out.println("--------默认情况--------");
        NormalZombie normalZombie = new NormalZombie();
        printFeature(normalZombie);
        FlagZombie flagZombie = new FlagZombie();
        printFeature(flagZombie);

        //切换僵尸不同的特征，看僵尸的对应特征是否按照策略模式使用
        //普通僵尸的攻击方式改为头撞方式，旗帜僵尸的攻击方式改为头撞方式，行走方式改为朝一个方向移动
        System.out.println("--------修改指定的策略后--------");
        normalZombie.setAttachable(new HeadAttach());//更改普通僵尸
        flagZombie.setAttachable(new HeadAttach());//更改旗帜僵尸
        flagZombie.setMoveable(new DirectionMove());
        printFeature(normalZombie);
        printFeature(flagZombie);

    }

    //执行某个僵尸的所有动作
    public static void printFeature(Zombie zombie){
        zombie.describe();
        zombie.appearance();
        zombie.attach();
        zombie.movie();
        System.out.println();
    }
}

说明：通过策略模式我们可以自由的定义修改不同的行为，按照定义的策略执行方法！

总结

策略模式中定义了多个算法族，其定义一个接口包含抽象方法，不同的策略方式可以通过实现接口方法，让一个环境类持有对应该算法并且可进行随意改变策略使用！在游戏的角色装备中可以使用到对应策略模式，在Spring、JDK中也都有策略模式的应用。

参考资料

视频：2020年最详细的23种Java设计模式完整视频教程全集

[1]. 策略模式（策略设计模式）详解

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设计模式之策略模式(Java实现)

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