1. 模式定義
把會(huì)變化的內(nèi)容取出并封裝起來(lái)，以便以后可以輕易地改動(dòng)或擴(kuò)充部分，而不影響不需要變化的其他部分；
2. 問(wèn)題緣起
當(dāng)涉及至代碼維護(hù)時(shí)，為了復(fù)用目的而使用繼承，結(jié)局并不完美。對(duì)父類(lèi)的修改，會(huì)影響到子類(lèi)型。在超類(lèi)中增加的方法，會(huì)導(dǎo)致子類(lèi)型有該方法，甚至連那些不該具備該方法的子類(lèi)型也無(wú)法免除。示例，一個(gè)鴨子類(lèi)型：
public abstract class Duck {
//所有的鴨子均會(huì)叫以及游泳，所以父類(lèi)中處理這部分代碼
public void quack() {
System.out.println("Quack");
}
public void swim() {
System.out.println("All ducks float, even decoys.");
}
//因?yàn)槊糠N鴨子的外觀是不同的，所以父類(lèi)中該方法是抽象的，由子類(lèi)型自己完成。
public abstract void display();
}
public class MallardDuck extends Duck {
//野鴨外觀顯示為綠頭
public void display() {
System.out.println("Green head.");
}
}
public class RedHeadDuck extends Duck {
//紅頭鴨顯示為紅頭
public void display() {
System.out.println("Red head.");
}
}
public class RubberDuck extends Duck {
//橡皮鴨叫聲為吱吱叫，所以重寫(xiě)父類(lèi)以改寫(xiě)行為
public void quack() {
System.out.println("Squeak");
}
//橡皮鴨顯示為黃頭
public void display() {
System.out.println("Yellow head.");
}
}
上述代碼，初始實(shí)現(xiàn)得非常好。現(xiàn)在我們?nèi)绻oDuck.java中加入fly()方法的話(huà)，那么在子類(lèi)型中均有了該方法，于是我們看到了 會(huì)飛的橡皮鴨子，你看過(guò)嗎？當(dāng)然，我們可以在子類(lèi)中通過(guò)空實(shí)現(xiàn)重寫(xiě)該方法以解決該方法對(duì)于子類(lèi)型的影響。但是父類(lèi)中再增加其它的方法呢？
通過(guò)繼承在父類(lèi)中提供行為，會(huì)導(dǎo)致以下缺點(diǎn)：
a. 代碼在多個(gè)子類(lèi)中重復(fù);
b. 運(yùn)行時(shí)的行為不容易改變；
c. 改變會(huì)牽一發(fā)動(dòng)全身，造成部分子類(lèi)型不想要的改變；
好啦，還是剛才鴨子的例子，你也許想到使用接口，將飛的行為、叫的行為定義為接口，然后讓Duck的各種子類(lèi)型實(shí)現(xiàn)這些接口。這時(shí)侯代碼類(lèi)似于：
public abstract class Duck {
//將變化的行為 fly() 以及quake()從Duck類(lèi)中分離出去定義形成接口，有需求的子類(lèi)中自行去實(shí)現(xiàn)
public void swim() {
System.out.println("All ducks float, even decoys.");
}
public abstract void display();
}
//變化的 fly() 行為定義形成的接口
public interface FlyBehavior {
void fly();
}
//變化的 quack() 行為定義形成的接口
public interface QuackBehavior {
void quack();
}
//野鴨子會(huì)飛以及叫，所以實(shí)現(xiàn)接口 FlyBehavior, QuackBehavior
public class MallardDuck extends Duck implements FlyBehavior, QuackBehavior{
public void display() {
System.out.println("Green head.");
}
public void fly() {
System.out.println("Fly.");
}
public void quack() {
System.out.println("Quack.");
}
}
//紅頭鴨子會(huì)飛以及叫，所以也實(shí)現(xiàn)接口 FlyBehavior, QuackBehavior
public class RedHeadDuck extends Duck implements FlyBehavior, QuackBehavior{
public void display() {
System.out.println("Red head.");
}
public void fly() {
System.out.println("Fly.");
}
public void quack() {
System.out.println("Quack.");
}
}
//橡皮鴨不會(huì)飛，但會(huì)吱吱叫，所以只實(shí)現(xiàn)接口QuackBehavior
public class RubberDuck extends Duck implements QuackBehavior{
//橡皮鴨叫聲為吱吱叫
public void quack() {
System.out.println("Squeak");
}
//橡皮鴨顯示為黃頭
public void display() {
System.out.println("Yellow head.");
}
}
上述代碼雖然解決了一部分問(wèn)題，讓子類(lèi)型可以有選擇地提供一些行為(例如 fly() 方法將不會(huì)出現(xiàn)在橡皮鴨中).但我們也看到，野鴨子MallardDuck.java和紅頭鴨子RedHeadDuck.java的一些相同行為代碼不能得到重復(fù)使用。很大程度上這是從一個(gè)火坑跳到另一個(gè)火坑。
在一段程序之后，讓我們從細(xì)節(jié)中跳出來(lái)，關(guān)注一些共性問(wèn)題。不管使用什么語(yǔ)言，構(gòu)建什么應(yīng)用，在軟件開(kāi)發(fā)上，一直伴隨著的不變的真理是：需要一直在變化。不管當(dāng)初軟件設(shè)計(jì)得多好，一段時(shí)間之后，總是需要成長(zhǎng)與改變，否則軟件就會(huì)死亡。
我們知道，繼承在某種程度上可以實(shí)現(xiàn)代碼重用，但是父類(lèi)(例如鴨子類(lèi)Duck)的行為在子類(lèi)型中是不斷變化的，讓所有子類(lèi)型都有這些行為是不恰當(dāng)?shù)摹Ｎ覀兛梢詫⑦@些行為定義為接口，讓Duck的各種子類(lèi)型去實(shí)現(xiàn)，但接口不具有實(shí)現(xiàn)代碼，所以實(shí)現(xiàn)接口無(wú)法達(dá)到代碼復(fù)用。這意味著，當(dāng)我們需要修改某個(gè)行為，必須往下追蹤并在每一個(gè)定義此行為的類(lèi)中修改它，一不小心，會(huì)造成新的錯(cuò)誤。
設(shè)計(jì)原則：把應(yīng)用中變化的地方獨(dú)立出來(lái)，不要和那些不需要變化的代碼混在一起。這樣代碼變化引起的不經(jīng)意后果變少，系統(tǒng)變得更有彈性。
按照上述設(shè)計(jì)原則，我們重新審視之前的Duck代碼。
1) 分開(kāi)變化的內(nèi)容和不變的內(nèi)容
Duck類(lèi)中的行為 fly(), quack(), 每個(gè)子類(lèi)型可能有自己特有的表現(xiàn)，這就是所謂的變化的內(nèi)容。
Duck類(lèi)中的行為 swim() 每個(gè)子類(lèi)型的表現(xiàn)均相同，這就是所謂不變的內(nèi)容。
我們將變化的內(nèi)容從Duck()類(lèi)中剝離出來(lái)單獨(dú)定義形成接口以及一系列的實(shí)現(xiàn)類(lèi)型。將變化的內(nèi)容定義形成接口可實(shí)現(xiàn)變化內(nèi)容和不變內(nèi)容的剝離。其實(shí)現(xiàn)類(lèi)型可實(shí)現(xiàn)變化內(nèi)容的重用。這些實(shí)現(xiàn)類(lèi)并非Duck.java的子類(lèi)型，而是專(zhuān)門(mén)的一組實(shí)現(xiàn)類(lèi)，稱(chēng)之為"行為類(lèi)"。由行為類(lèi)而不是Duck.java的子類(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)接口。這樣，才能保證變化的行為獨(dú)立于不變的內(nèi)容。于是我們有：
變化的內(nèi)容：
//變化的 fly() 行為定義形成的接口
public interface FlyBehavior {
void fly();
}
//變化的 fly() 行為的實(shí)現(xiàn)類(lèi)之一
public class FlyWithWings implements FlyBehavior {
public void fly() {
System.out.println("I'm flying.");
}
}
//變化的 fly() 行為的實(shí)現(xiàn)類(lèi)之二
public class FlyNoWay implements FlyBehavior {
public void fly() {
System.out.println("I can't fly.");
}
}
-----------------------------------------------------------------
//變化的 quack() 行為定義形成的接口
public interface QuackBehavior {
void quack();
}
//變化的 quack() 行為實(shí)現(xiàn)類(lèi)之一
public class Quack implements QuackBehavior {
public void quack() {
System.out.println("Quack");
}
}
//變化的 quack() 行為實(shí)現(xiàn)類(lèi)之二
public class Squeak implements QuackBehavior {
public void quack() {
System.out.println("Squeak.");
}
}
//變化的 quack() 行為實(shí)現(xiàn)類(lèi)之三
public class MuteQuack implements QuackBehavior {
public void quack() {
System.out.println("<< Slience >>");
}
}
通過(guò)以上設(shè)計(jì)，fly()行為以及quack()行為已經(jīng)和Duck.java沒(méi)有什么關(guān)系，可以充分得到復(fù)用。而且我們很容易增加新的行為, 既不影響現(xiàn)有的行為，也不影響Duck.java。但是，大家可能有個(gè)疑問(wèn)，就是在面向?qū)ο笾行袨椴皇求w現(xiàn)為方法嗎？為什么現(xiàn)在被定義形成類(lèi)(例如Squeak.java)？在OO中，類(lèi)代表的"東西"一般是既有狀態(tài)(實(shí)例變量）又有方法。只是在本例中碰巧"東西"是個(gè)行為。既使是行為，也有屬性及方法，例如飛行行為，也需要一些屬性記錄飛行的狀態(tài)，如飛行高度、速度等。
2) 整合變化的內(nèi)容和不變的內(nèi)容
Duck.java將 fly()以及quack()的行為委托給行為類(lèi)處理。
不變的內(nèi)容：
public abstract class Duck {
//將行為類(lèi)聲明為接口類(lèi)型，降低對(duì)行為實(shí)現(xiàn)類(lèi)型的依賴(lài)
FlyBehavior flyBehavior;
QuackBehavior quackBehavior;
public void performFly() {
//不自行處理fly()行為，而是委拖給引用flyBehavior所指向的行為對(duì)象
flyBehavior.fly();
}
public void performQuack() {
quackBehavior.quack();
}
public void swim() {
System.out.println("All ducks float, even decoys.");
}
public abstract void display();
}
Duck.java不關(guān)心如何進(jìn)行 fly()以及quack(), 這些細(xì)節(jié)交由具體的行為類(lèi)完成。
public class MallardDuck extends Duck{
public MallardDuck() {
flyBehavior=new FlyWithWings();
quackBehavior=new Quack();
}
public void display() {
System.out.println("Green head.");
}
}
測(cè)試類(lèi)：
public class DuckTest {
public static void main(String[] args) {
Duck duck=new MallardDuck();
duck.performFly();
duck.performQuack();
}
}
在Duck.java子類(lèi)型MallardDuck.java的構(gòu)造方法中，直接實(shí)例化行為類(lèi)型，在編譯的時(shí)侯便指定具體行為類(lèi)型。當(dāng)然，我們可以：
1) 我們可以通過(guò)工廠模式或其它模式進(jìn)一步解藕(可參考后續(xù)模式講解);
2) 或做到在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地改變行為。
3) 動(dòng)態(tài)設(shè)定行為
在父類(lèi)Duck.java中增加設(shè)定行為類(lèi)型的setter方法，接受行為類(lèi)型對(duì)象的參數(shù)傳入。為了降藕，行為參數(shù)被聲明為接口類(lèi)型。這樣，既便在運(yùn)行時(shí)，也可以通過(guò)調(diào)用這二個(gè)方法以改變行為。
public abstract class Duck {
//在剛才Duck.java中加入以下二個(gè)方法。
public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior) {
this.flyBehavior=flyBehavior;
}
public void setQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior) {
this.quackBehavior=quackBehavior;
}
//其它方法同，省略...
}
測(cè)試類(lèi)：
public class DuckTest {
public static void main(String[] args) {
Duck duck=new MallardDuck();
duck.performFly();
duck.performQuack();
duck.setFlyBehavior(new FlyNoWay());
duck.performFly();
}
}
如果，我們要加上火箭助力的飛行行為，只需再新建FlyBehavior.java接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)型。而子類(lèi)型可通過(guò)調(diào)用setQuackBehavior(...)方法動(dòng)態(tài)改變。至此，在Duck.java增加新的行為給我們代碼所帶來(lái)的困繞已不復(fù)存在。
該是總結(jié)的時(shí)侯了，讓我們從代碼的水中浮出來(lái)，做一只在水面上自由游動(dòng)的鴨子吧:
3. 解決方案
MallardDuck 繼承 Duck抽象類(lèi)； -> 不變的內(nèi)容
FlyWithWings 實(shí)現(xiàn) FlyBehavior接口； -> 變化的內(nèi)容,行為或算法
在Duck.java提供setter方法以裝配關(guān)系； -> 動(dòng)態(tài)設(shè)定行為
以上就是策略模式的實(shí)現(xiàn)三步曲。接下來(lái)，讓我們透過(guò)步驟看本質(zhì):
1) 初始，我們通過(guò)繼承實(shí)現(xiàn)行為的重用，導(dǎo)致了代碼的維護(hù)問(wèn)題。 -> 繼承, is a
2) 接著，我們將行為剝離成單獨(dú)的類(lèi)型并聲明為不變內(nèi)容的實(shí)例變量并通過(guò) -> 組合, has a
setter方法以裝配關(guān)系；
繼承，可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)代碼的復(fù)用；組合，可以實(shí)現(xiàn)代碼的彈性維護(hù)；使用組合代替繼承，可以使代碼更好地適應(yīng)軟件開(kāi)發(fā)完后的需求變化。
策略模式的本質(zhì)：少用繼承，多用組合