设计模式之欢迎来到设计模式世界（一）

• 2019 年 12 月 25 日
• 笔记

亲爱的朋友，欢迎你来到对象村，开始走进设计模式的世界。这里的每个人都很熟练的使用设计模式，很快我和你们一起，都会学习的很好，通过设计模式，跻身上流社会。

计划每一章节的学习，通过几个篇幅来完成，理论+实践的方式。书中很多地方用到了图形表示，小编尽量用图文的方式和大家互动。先用理论建立知识，再用图形象地描述巩固学习。每篇文章给出书中的思考题和大家互动，在后文给出答案。力争让没读过此书的朋友也能有个理解。小编第一次尝试书本跟读，希望大家多给意见，同大家一起进步。

记得大学的时候，C++的老师在教我们面向对象的是就是用的鸭子会飞、会叫的例子，没想到《Head First 设计模式》里用的也是这个，没看过太多的书，可能鸭子比较特殊吧。前几个月，还出现各种鸭子的表情包，还有很出名的小黄鸭，让我不禁赞叹，鸭子才是人类比较好的朋友呀。

那么第一个问题来了，一家公司想要设计一款关于鸭子的游戏，游戏中会出现各种鸭子，一边游泳戏水，一边呱呱叫。游戏的模型已经有了面向对象的思想，设计了一个鸭子的超类（Superclass），并让各种鸭子继承这个超类。现在想让鸭子会飞，你会怎么做呢？初始的鸭超类如下，随着我们一步步学习，我们将这个超类一步步优化，敬请期待。

public class Duck {      public Duck() {        }        // 游泳      public void swim() {          System.out.println("I can swim");      }        // 呱呱叫      public void quack() {        }        // 显示      public void display() {        }        // 飞行      public void fly() {        }  }  

我第一个冒出来的想法就是继承，我也算是写了几年程序的老鸟了，没想到也只能想到这么low的想法，用继承来解决问题。在继承中加入fly()方法。好啦，现在所有的鸭子都会飞了，包括玩具鸭，天呐，这是什么情况，难道你还要给玩具鸭装发动机么。要知道，并不是所有的鸭子都会飞的呀。如果以后还有一只木头鸭，啥都不会，怎么办呢。或者说以后鸭子变异了，多了功能，也并不是所有的鸭子都需要有的功能呢。这就引出了继承的弊端，给大家留的第一个思考题，继承会有哪些缺点呢？期待在留言区看到你的答案（答案下期揭晓）。以下哪几个是缺点：

• A 代码在多个子类中重复
• B 运行时的行为不容易改变
• C 我们不能让鸭子跳舞
• D 很难知道所有鸭子的全部行为
• E 鸭子不能同时又飞又叫
• F 改变会牵一发动全身，造成其他鸭子不想要的改变

所以，我们还是不能用继承来解决刚提出来的问题。有些鸭子会飞，有些鸭子会叫，有些啥都不会，鸭子行为太过于繁杂，不能一以贯之。这就引出了我们需要接触到的设计原则“找到应用中可能需要变化之处，并把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起”这样，代码变化引起的不经意后果变少，系统变得更有弹性。在刚才的例子中，我们就把鸭子会飞以及会叫的属性的分开，组建一个新类来表示。

第二个重点来了，如何设计那组实现飞行和呱呱叫的行为的类呢。那就把鸭子的行为放在分开的类中，此类专门提供某行为接口的实现，这样鸭子类就不再需要知道行为的实现细节。鸭子的子类将实现接口，不会绑死在鸭子的子类中，做一些没必要的事情。这就是我们需要说的第二个设计原则“针对接口编程，而不是实现编程”

我们利用接口代表每个行为，在这里用FlyBehavior与QuackBehavior分别表示飞行行为和呱呱叫行为，并且行为的每个实现都将实现其中的一个接口。这样的好处就是飞行和呱呱叫的动作可以被其他对象复用，复用的同时这些行为彻底和鸭子类无关。前文说到的，鸭子还想增加其他的行为，也可以通过此方式来进行，既不会影响到既有的行为类，也不会影响到使用到飞行行为的鸭子类。整合之前鸭子的行为，在实践中就是把飞行和呱呱叫方法在之前的超类中删除，通过接口来实现，进行分离。

飞行和呱呱叫接口如下：

// 飞行接口  public interface FlyBehavior {      public void fly();  }    // 呱呱叫接口  public interface QuackBehavior {      public void quack();  }  

相应的实现类如下：

// 飞行类  public class FlyWithWings implements FlyBehavior {        @Override      public void fly() {          // 实现鸭子的飞行          System.out.println("I'm flying!!!");      }    }    // 呱呱叫类  public class Quack implements QuackBehavior {        @Override      public void quack() {          // 实现鸭子的呱呱叫          System.out.println("Quack");      }    }  

如果鸭子要动态设定行为呢？什么意思，就是说“模型鸭想飞，利用火箭动力飞”。在我们现有的设计中，难不倒我们。我们可以在鸭子子类中通过设定方法“setter method”的方式来设定鸭子的行为，而不用在构造器中实例化。构造器中模型鸭不会飞，通过设定鸭子的行为，把火箭动力行为设定好，相当于把鸭子加了一个bug，设定好之后再给鸭子去飞。

// 在超类中添加动态设置的行为  public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb) {      flyBehavior = fb;  }    public void setQuackBehavior(QuackBehavior qb) {      quackBehavior = qb;  }    // 通过一个测试类进行测试反馈  public class MiniDuckSimulator {      public static void main(String[] args) {          Duck mallard = new MallardDuck();          // 这里调用MallardDuck继承来的performQuack()，进而委托给该对象的QuackBehavior对象处理，          // 也就是说，调用继承来的QuackBehavior的quack(),performFly同理          mallard.performQuack();          mallard.performFly();            Duck model = new ModelDuck();          // 第一次调用，不会飞          model.performFly();          // 调用继承来的setter方法，把火箭动力飞行的行为定到模型鸭中，模型鸭能一飞冲天          model.setFlyBehavior(new FlyRocketPowered());          // 这样就成功的改变了行为          model.performFly();      }  }    // 运行结果，我们实现了火箭助力飞行  Quack  I'm flying!!!  I can't fly  I'm flying with a  rocket  

好了，现在我们有鸭子超类，鸭子类，飞行行为实现FlyBehavior接口，呱呱叫行为实现QuackBehavior接口。之前继承的想法，就是IS-A（是一个）的关系，现在通过封装行为，实现接口，变成了HAS-A（有一个）的关系，将两个类结合起来，就成为了一个组合（composition）。区别显而易见，鸭子的行为是通过对象的“组合”来的，而不是“继承”而来。恭喜你，掌握了第三个设计原则“多用组合，少用继承”。使用组合建立系统具有很大的弹性，只要组合的行为对象符合正确的接口标准，那就可以“在运行时动态的改变行为”。

简单的学到这里，其实已经在无形之中引出了一个设计模式“策略模式”，他定义了算法族，分别封装起来，让它们之间互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。有了这个策略模式，系统不需要担心遇到任何改变，通过上述的操作，就能灵活应对，神不神奇，意不意外，惊不惊喜。

现在对之前的理论做个简单的总结：首先我们先用鸭子举个例子，引出超类Duck，子类的概念；第二，因为鸭子需要各自有行为，呱呱叫，飞行行为，我们设计出接口QuackBehavior和FlyBehavior，实现类FlyWithWings（实现鸭子飞行）等其他行为和Quack（实现鸭子呱呱叫等其他叫声）；第三，我们需要鸭子有火箭般的速度，继而引出FlyRocketPowered的行为，方便鸭子动态设定。自此三个步骤，把今天的行为实现，得出了三个设计原则和一个设计模式。最终的Duck类如下

public abstract class Duck {      // 为行为接口类型声明两个引用变量，所有 鸭子类都继承他们      FlyBehavior flyBehavior;      QuackBehavior quackBehavior;        public Duck() {        }        public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb) {          flyBehavior = fb;      }        public void setQuackBehavior(QuackBehavior qb) {          quackBehavior = qb;      }        abstract void display();        public void performQuack() {          // 委托给呱呱叫行为类          quackBehavior.quack();      }        public void performFly() {          // 委托给飞行行为类          flyBehavior.fly();      }        public void swim() {          System.out.println("I can swim");      }  }  

代码流程部分就到这里，在学习的过程当中，还有很多类图，很多思考以及总结等我去完善。这是第一篇，下面一篇会把这次的转变通过图文的方式做一个总结，小伙伴们先别急，学习是一个循序渐进的过程，小编会把代码写好，测试好，开源到GayHub上，同大家一起进步。

今天的内容就到这里，欢迎各位拍砖！

为了让小伙伴免去找资料的麻烦，公众号回复设计模式，获取最经典的两本书籍《Head First设计模式》以及《大话设计模式》，一同开启新篇章。

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