一、需求引入
鸭子有不同的种类:绿头鸭、红头鸭、橡皮鸭...,它们都有相同点和不同点,相同点是它们都会游泳,不同点是外观不同,叫法、飞行行为也不一样。其实自然界的很多事物都一样,虽然属于同一大类,有共同点,但是种类细分下去,有不同的表现形式,那么该如何设计这些鸭子呢?
二、初步设计
首先想到的是继承,将一些相同的行为抽出来,在父类中实现,通过继承父类的方式继承父类的行为,实现代码复用。不同的行为在父类中定义,在子类中实现,类之间的关系图如图1所示:
代码如下:
红头鸭(RedHeadDuck)和绿头鸭(MallardDuck)都继承自抽象类Duck,这里有个疑问,为什么用抽象类,可不可以用接口?用抽象类比较好,因为swim()方法是共有的,每个实现类都一样,可以抽到父类中实现,从而代码复用。至于其他行为,由于每个子类的实现都不一样,所以只能在父类中定义,在子类中实现。
虽然这里实现了共同行为与不同行为的分离,但是还有不完善的地方,万一我加一个鸭子,它和RedHeadDuck一样,也不会飞,那不是要重新编写不会飞的fly()方法吗?显然这里很不灵活。
三、改良设计
现在我们开始涉及到第一个设计原则:将需要变化的部分取出来封装,而其他部分不受影响。
通俗点来讲,这里的display()、quack()、fly()行为都是需要变化的,需要抽取出来独立封装成类,但是每种鸭子/甚至每个鸭子的外表display()都是不一样的,所以display()不需要独立抽取出来。对于quack()、fly()这两种行为,因为不同的鸭子行为可能一样,但又不是每种鸭子都一样,添加了一种新的鸭子可能产生一种新的行为,所以需要独立抽取出来。定义行为类,一是为了复用,二是为了解耦,可以在运行时灵活改动。改良后的类图如下(图5)所示:
从类图中,可以提出几个思考点:不是面向对象吗,为什么行为/动作可以封装成类?此外,行为为什么需要实现接口?
对于第一个问题,其实面向对象就是将自然界的事物抽象成一个东西,而行为也是一个东西,也有自己的属性与方法,比如:飞行速度、飞行工具都属于飞行行为的属性。
第二个问题,一是为了遵从面向接口编程的原则,二是可以运用对象多态的特性,简化代码编写,上代码就可以看出其中的奥秘了。
/**
* 鸭子类,抽象类
* 作为所有鸭子的基类,将共同行为抽象出来
* 同时定义共有行为,在子类中不同实现
*/
public abstract class Duck {
public QuackBehaviorquackBehavior;
public FlyBehaviorflyBehavior;
public void swim(){
System.out.println("所有鸭子都会游泳");
}
public abstract void display();
public void quack(){
quackBehavior.quack();
}
public void fly(){
flyBehavior.fly();
}
}
/**
* 绿头鸭,属于鸭子类
* 通过实现父类抽象类的方法,定义其行为
*/
public class MallardDuckextends Duck {
/*
* 默认初始化
*/
public MallardDuck(){
this.quackBehavior =new JijiQuack();
this.flyBehavior =new FlyWithWings();
}
/*
* 可动态设置叫的行为
*/
public void setQuack(QuackBehavior quackBehavior){
this.quackBehavior = quackBehavior;
}
/*
* 可动态设置飞的行为
*/
public void setFly(FlyBehavior flyBehavior){
this.flyBehavior = flyBehavior;
}
@Override
public void display() {
System.out.println("绿色的头");
}
}
/**
* 红头鸭,属于鸭子类
* 通过实现父类抽象类的方法,定义其行为
*/
public class RedHeadDuckextends Duck {
/*
* 默认初始化
*/
public RedHeadDuck(){
this.quackBehavior =new JijiQuack();
this.flyBehavior =new FlyWithWings();
}
/*
* 可动态设置叫的行为
*/
public void setQuack(QuackBehavior quackBehavior){
this.quackBehavior = quackBehavior;
}
/*
* 可动态设置飞的行为
*/
public void setFly(FlyBehavior flyBehavior){
this.flyBehavior = flyBehavior;
}
@Override
public void display() {
System.out.println("红色的头");
}
}
改进后的代码,比之前简化了很多:
1、quack()和fly()这两种行为都在Duck中定义了,子类无需重新定义这两种方法。其实这运用了Java的多态特性,在Duck类中定义动作的变量并执行quack()/fly()这两种行为,然后再在子类将具体的动作赋予父类定义的变量,最终运行的时候会自动运行具体动作的方法。这也是面向接口编程的一个好处,可以将接口实现类赋值给该接口声明的变量,运行时虚拟机会自动判断从而执行实现类的方法。
2、将quack和fly这两种行为抽出来,可以定义任意个子类,所以行为的添加修改就不需要修改原来的代码,而是新建行为类,通过setXXX()方法将行为传进去,可以运行时动态地修改。
三、策略模式
《Head First设计模式》中这样定义策略模式:策略模式定义了算法族,分别封装起来,让它们之间可以相互替换,此模式让算法独立于使用此算法的用户。
通俗来说,就是可以将算法封装起来,然后用的时候使用方法类,从而无需知道其中的实现细节。这样既可以让算法独立于用户,也可以很灵活地添加/修改策略。
四、其他改进方式
虽然上述代码已经做了很大改进,但是还有不足,在创建行为类实例的时候对实现编程了。最好的做法其实就是不对实现编程。因为可能创建对象的过程可能很复杂,比如FlyWithWings可能需要很多个构造参数,如果每次都手动创建就麻烦了,可以通过工厂模式或者建造者模式构建。