Head First設計模式——策略模式

2019 年 10 月 18 日
筆記

1、繼承帶來的擴展和復用問題

繼承作為面向對象的三大要素(封裝、繼承、多態)之一為什麼會帶來問題，問題如何解決然後形成一種設計模式，head frist設計模式書中以鴨子作為例子講解什麼情況下繼承的方式會帶來問題。首先有各種各樣的鴨子，那麼自然想到各種鴨子繼承自一個父類：父類為Duck，現有綠頭鴨GreenHeadDuck和紅頭鴨RedHeadDuck

public abstract Class Duck{  　　public void quack(){}  　　public void swin(){}  　　public abstract void display();  }    publci class GreenHeadDuck:Duck{      public overrid void  display(){        //外觀綠頭      }  }    publci class ReadHeadDuck:Duck{      public overrid void  display(){        //外觀紅頭      }  }

父類中所有鴨子都會呱呱叫(quack)和游泳(swin)，外觀卻不一樣所以display為抽象方法，讓繼承它的子類重寫。現在需要新增一種鴨子，但這個鴨子是一個玩具橡皮鴨，我們按照繼承的方式則橡皮鴨實現程式碼如下

publci class RubberDuck:Duck{    　public override void qucak(){  　　　　//覆蓋成吱吱吱叫  　　}      public override void  display(){        //外觀是橡皮鴨      }  }

因為橡皮鴨是不會像其他鴨子那樣叫的，所以上面程式碼我們需要重寫qucak覆蓋橡皮鴨叫的方式可。現在有一個需求，需要讓鴨子飛起來，按照繼承的方式我們給父類Duck添加 fly方法即可讓所有鴨子飛起來。但是問題出現了，橡皮鴨是不會飛的，於是我們可以像覆蓋qucak方法一樣在RubberDuck中覆蓋fly方法。

public abstract class Duck{  　　public void quack(){}  　　public void swin(){}  　　public abstract void display();      public void fly(){}  }    publci class RubberDuck:Duck{  　　public override void qucak(){  　　　　//覆蓋成吱吱吱叫  　　}      public override void  display(){        //外觀是橡皮鴨      }      public override void fly(){          //覆蓋，什麼都不做      }  }

到這裡我們已經發現了繼承帶來的問題：

1、程式碼在多個子類中重複。

2、很難知道所有子類的行為。

3、運行的子類行為不容易改變。

4、改變會牽一髮動全身，引起其他子類不想要的改變。

每當有新的子類出現，就要檢查是不是需要覆蓋父類方法。比如再加一種木頭玩具的鴨子(DecoyDuck)，那麼木頭鴨子不會叫也不會飛，我們是不是需要覆蓋叫和飛的方法。

2、進一步的改進，利用介面

　　由於quack和fly有可能變化，所以我們將quack 和fly抽象成介面，能夠叫和飛行的鴨子才按需求繼承介面自己實現方法。

利用介面可以解決一部分問題(不在需要重寫不需要的方法)，但是卻會造成程式碼無法復用，因為介面不具有實現，我們要在每種子類中寫fly和quack。比如要在紅頭綠頭中寫”呱呱叫”，要在橡皮鴨中寫”吱吱叫”。

3、進一步改進，策略模式

經過上面的分析可以引出設計模式的兩個原則

1、把會變化的部分封裝起來，讓其他部分不會受到影響。

2、針對介面編程，而不是針對實現。

通過第一個設計原則我們可以取出易於變化的部分：鴨子的飛行行為(fly)和呱呱叫的行為(quack)。通過第二個設計原則我們知道需要利用介面代表每個行為，比如FlyBehavior與QuackBehavior,而行為的每個實現都將實現其中的一個介面。這樣鴨子類就不會負責實現FlyBehavior與QuackBehavior，而是由行為類來專門實現，不會綁死在鴨子的子類中。

而”針對介面編程”的意思是”針對超類型編程”。可以明確地說明變數的聲明類型應該是超類，這意味著我們在Duck父類中聲明的行為變數為 FlyBehavior，QuackBehavior，”針對介面編程”的關鍵就在於面向對象三要素之一的”多態”，由於多態我們才能在調用超類的方法時執行的是實現類或子類的方法。所以我們改造之前寫的Duck類，刪除Fly()和Quack()，加入FlyBehavior和QuackBehavior變數，並用另外兩個方法PerFormFly()和PerFormQuack()來執行兩個行為。

public abstract Class Duck{      protected FlyBehavior flyBehavior;      protected QuackBehavior quackBehavior;    　　public void swin(){}  　　public abstract void display()；     public void PerFormFly(){        flyBehavior.fly();     }  　　public void PerFormQuack(){        quackBehavior.quack();     }  }

編寫相關類並測試：

  1     //封裝飛行行為    2     public interface FlyBehavior    3     {    4         public void fly();    5     }    6    7     public class FlyWithWings : FlyBehavior    8     {    9         public void fly()   10         {   11             Console.WriteLine("用翅膀飛");   12         }   13     }   14     public class FlyNoWay : FlyBehavior   15     {   16         public void fly()   17         {   18             Console.WriteLine("不飛，什麼也不做");   19         }   20     }   21   22     //封裝叫聲行為   23     public interface QuackBehavior   24     {   25        public void quack();   26     }   27   28     public class Quack : QuackBehavior   29     {   30         public void quack()   31         {   32             Console.WriteLine("呱呱叫");   33         }   34     }   35     public class Squack : QuackBehavior   36     {   37         public void quack()   38         {   39             Console.WriteLine("吱吱叫");   40         }   41     }   42     public class MuteQuack : QuackBehavior   43     {   44         public void quack()   45         {   46             Console.WriteLine("不會叫");   47         }   48     }   49   50     /// <summary>   51     /// 鴨子超類   52     /// </summary>   53     public abstract class Duck {   54   55         protected FlyBehavior flyBehavior;   56         protected QuackBehavior quackBehavior;   57   58         public void swin() { }   59         public abstract void display();   60         public void PerFormFly()   61         {   62             flyBehavior.fly();   63         }   64         public void PerFormQuack()   65         {   66             quackBehavior.quack();   67         }   68     }   69   70     /// <summary>   71     /// 綠頭鴨   72     /// </summary>   73     public class GreenHeadDuck : Duck   74     {   75         public GreenHeadDuck() {   76             flyBehavior = new FlyWithWings();   77             quackBehavior = new Quack();   78         }   79         public override void display()   80         {   81             Console.WriteLine("綠頭鴨,我的頭頂有一片草原(*^_^*)");   82         }   83     }   84   85     /// <summary>   86     /// 橡皮鴨   87     /// </summary>   88     public class RubberDuck : Duck   89     {   90         public RubberDuck()   91         {   92             flyBehavior = new FlyNoWay();   93             quackBehavior = new Squack();   94         }   95         public override void display()   96         {   97             Console.WriteLine("橡皮鴨");   98         }   99     }  100  101         static void Main(string[] args)  102         {  103             //綠頭鴨  104             Duck greenHeadDuck = new GreenHeadDuck();  105             greenHeadDuck.display();  106             greenHeadDuck.PerFormQuack();  107             greenHeadDuck.PerFormFly();  108             Console.WriteLine("--------------------------");  109             //橡皮鴨  110             Duck rubberDuck = new RubberDuck();  111             rubberDuck.display();  112             rubberDuck.PerFormQuack();  113             rubberDuck.PerFormFly();  114             Console.ReadKey();  115         }

如上測試我們在鴨子子類中通過構造方法實例化行為類，但建立了一堆動態的功能沒有用到，是否可以動態的設定行為而不是在構造函數裡面實例化。所以我們還可以加入兩個設置行為的方法 SetFlyBehavior和SetQuackBehavior，再次測試動態設定行為。

    /// <summary>      /// 鴨子超類      /// </summary>      public abstract class Duck {            protected FlyBehavior flyBehavior;          protected QuackBehavior quackBehavior;            public void swin() { }          public abstract void display();            public void SetFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior) {              this.flyBehavior = flyBehavior;          }            public void SetQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior) {              this.quackBehavior = quackBehavior;          }          public void PerFormFly()          {              flyBehavior.fly();          }          public void PerFormQuack()          {              quackBehavior.quack();          }      }

4、策略模式類圖總結

通過這張類圖可以便於理解和記憶設計模式，後續會把其他模式也分享出自己的學習和理解。