设计模式-工厂方法模式

工厂方法模式(Factory Method Pattern):定义一个用于创建对象的接口,让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式又简称为工厂模式(Factory Pattern),又可称作虚拟构造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多态工厂模式(Polymorphic Factory Pattern)。工厂方法模式是一种类创建型模式。

在简单工厂模式中只提供一个工厂类,该工厂类处于对产品类进行实例化的中心位置,它需要知道每一个产品对象的创建细节,并决定何时实例化哪一个产品类。简单工厂模式最大的缺点是当有新产品要加入到系统中时,必须修改工厂类,需要在其中加入必要的业务逻辑,这违背了“开闭原则”。此外,在简单工厂模式中,所有的产品都由同一个工厂创建,工厂类职责较重,业务逻辑较为复杂,具体产品与工厂类之间的耦合度高,严重影响了系统的灵活性和扩展性,而工厂方法模式则可以很好地解决这一问题。
在工厂方法模式中,我们不再提供一个统一的工厂类来创建所有的产品对象,而是针对不同的产品提供不同的工厂,系统提供一个与产品等级结构对应的工厂等级结构

工厂方法模式中的角色

工厂方法模式提供一个抽象工厂接口来声明抽象工厂方法,而由其子类来具体实现工厂方法,创建具体的产品对象。
在工厂方法模式结构图中包含如下几个角色:

  1. Product(抽象产品):它是定义产品的接口,是工厂方法模式所创建对象的超类型,也就是产品对象的公共父类。
  2. ConcreteProduct(具体产品):它实现了抽象产品接口,某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建,具体工厂和具体产品之间一一对应。
  3. Factory(抽象工厂):在抽象工厂类中,声明了工厂方法(Factory Method),用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心,所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。
  4. ConcreteFactory(具体工厂):它是抽象工厂类的子类,实现了抽象工厂中定义的工厂方法,并可由客户端调用,返回一个具体产品类的实例。

工厂方法模式结构如图2所示:

实现

与简单工厂模式相比,工厂方法模式最重要的区别是引入了抽象工厂角色,抽象工厂可以是接口,也可以是抽象类或者具体类,其典型代码如下所示:

public interface AbstarctFactory {
    public Product createProduct();
}

在抽象工厂中声明了工厂方法但并未实现工厂方法,具体产品对象的创建由其子类负责,客户端针对抽象工厂编程,可在运行时再指定具体工厂类,具体工厂类实现了工厂方法,不同的具体工厂可以创建不同的具体产品,其典型代码如下所示:

public class ConcreteFactoryA implements AbstarctFactory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

在实际使用时,具体工厂类在实现工厂方法时除了创建具体产品对象之外,还可以负责产品对象的初始化工作以及一些资源和环境配置工作,例如连接数据库、创建文件等。
在客户端代码中,只需关心工厂类即可,不同的具体工厂可以创建不同的产品,典型的客户端类代码片段如下所示:

AbstractFactory factory;  
factory = new ConcreteFactoryA(); //可通过配置文件实现  
Product product;  
product = factory.createProduct();  

可以通过配置文件来存储具体工厂类ConcreteFactory的类名,更换新的具体工厂时无须修改源代码,系统扩展更为方便。

总结

工厂方法模式是简单工厂模式的延伸,它继承了简单工厂模式的优点,同时还弥补了简单工厂模式的不足。工厂方法模式是使用频率最高的设计模式之一,是很多开源框架和API类库的核心模式。

主要优点

工厂方法模式的主要优点如下:

  1. 在工厂方法模式中,工厂方法用来创建客户所需要的产品,同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节,用户只需要关心所需产品对应的工厂,无须关心创建细节,甚至无须知道具体产品类的类名。
  2. 基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够让工厂可以自主确定创建何种产品对象,而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式,就正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。
  3. 使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时,无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口,无须修改客户端,也无须修改其他的具体工厂和具体产品,而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了,这样,系统的可扩展性也就变得非常好,完全符合“开闭原则”。

主要缺点

工厂方法模式的主要缺点如下:

  1. 在添加新产品时,需要编写新的具体产品类,而且还要提供与之对应的具体工厂类,系统中类的个数将成对增加,在一定程度上增加了系统的复杂度,有更多的类需要编译和运行,会给系统带来一些额外的开销。
  2. 由于考虑到系统的可扩展性,需要引入抽象层,在客户端代码中均使用抽象层进行定义,增加了系统的抽象性和理解难度,且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术,增加了系统的实现难度。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用工厂方法模式:

  1. 客户端不知道它所需要的对象的类。在工厂方法模式中,客户端不需要知道具体产品类的类名,只需要知道所对应的工厂即可,具体的产品对象由具体工厂类创建,可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。
  2. 抽象工厂类通过其子类来指定创建哪个对象。在工厂方法模式中,对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口,而由其子类来确定具体要创建的对象,利用面向对象的多态性和里氏代换原则,在程序运行时,子类对象将覆盖父类对象,从而使得系统更容易扩展。

实现

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文章参考-刘伟

2017/3/12 posted in  Java
 

设计模式-简单工厂模式

简单工厂模式(Simple Factory Pattern):定义一个工厂类,它可以根据参数的不同返回不同类的实例,被创建的实例通常都具有共同的父类。因为在简单工厂模式中用于创建实例的方法是静态(static)方法,因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式,它属于类创建型模式。

简单工厂模式的要点在于:当你需要什么,只需要传入一个正确的参数,就可以获取你所需要的对象,而无须知道其创建细节。简单工厂模式结构比较简单,其核心是工厂类的设计,其结构如图所示:

简单工厂模式中的角色

在简单工厂模式结构图中包含如下几个角色:

  1. Factory(工厂角色):工厂角色即工厂类,它是简单工厂模式的核心,负责实现创建所有产品实例的内部逻辑;工厂类可以被外界直接调用,创建所需的产品对象;在工厂类中提供了静态的工厂方法factoryMethod(),它的返回类型为抽象产品类型Product。
  2. Product(抽象产品角色):它是工厂类所创建的所有对象的父类,封装了各种产品对象的公有方法,它的引入将提高系统的灵活性,使得在工厂类中只需定义一个通用的工厂方法,因为所有创建的具体产品对象都是其子类对象。
  3. ConcreteProduct(具体产品角色):它是简单工厂模式的创建目标,所有被创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。每一个具体产品角色都继承了抽象产品角色,需要实现在抽象产品中声明的抽象方法

实现

在简单工厂模式中,客户端通过工厂类来创建一个产品类的实例,而无须直接使用new关键字来创建对象,它是工厂模式家族中最简单的一员。
在使用简单工厂模式时,首先需要对产品类进行重构,不能设计一个包罗万象的产品类,而需根据实际情况设计一个产品层次结构,将所有产品类公共的代码移至抽象产品类,并在抽象产品类中声明一些抽象方法,以供不同的具体产品类来实现,典型的抽象产品类代码如下所示:

public abstract class Product {
    //公共方法的实现
    public void methodSame() {
    }

    // 声明抽象业务方法
    public abstract void methodDiff();
}

在具体产品类中实现了抽象产品类中声明的抽象业务方法,不同的具体产品类可以提供不同的实现,典型的具体产品类代码如下所示:

public class ConcreteProductA extends Product {
    @Override
    public void methodDiff() {
        System.out.println("具体产品A的特性实现");
    }
}

简单工厂模式的核心是工厂类,在没有工厂类之前,客户端一般会使用new关键字来直接创建产品对象,而在引入工厂类之后,客户端可以通过工厂类来创建产品,在简单工厂模式中,工厂类提供了一个静态工厂方法供客户端使用,根据所传入的参数不同可以创建不同的产品对象,典型的工厂类代码如下所示:

public class SimpleFactory {
    public static Product getProduct(String arg) {
        Product product = null;
        if (arg.equalsIgnoreCase("A")) {
            product = new ConcreteProductA();
            // 初始化设置product
        } else if (arg.equalsIgnoreCase("B")) {
            product = new ConcreteProductB();
            // 初始化设置product
        }
        return product;
    }
}

客户端调用,如果追求进一步解耦,可以引入配置文件,每次根据配置文件的值,对产品进行实例化:

    public static void main(String[] args) {
        Product product;
        product = SimpleFactory.getProduct("A"); // 通过工厂类创建产品对象
        product.methodSame();
        product.methodDiff();
    }

总结

简单工厂模式提供了专门的工厂类用于创建对象,将对象的创建和对象的使用分离开,它作为一种最简单的工厂模式在软件开发中得到了较为广泛的应用。

主要优点

简单工厂模式的主要优点如下:

  1. 工厂类包含必要的判断逻辑,可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例,客户端可以免除直接创建产品对象的职责,而仅仅“消费”产品,简单工厂模式实现了对象创建和使用的分离。
  2. 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名,只需要知道具体产品类所对应的参数即可,对于一些复杂的类名,通过简单工厂模式可以在一定程度减少使用者的记忆量。
  3. 通过引入配置文件,可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类,在一定程度上提高了系统的灵活性。

主要缺点

简单工厂模式的主要缺点如下:

  1. 由于工厂类集中了所有产品的创建逻辑,职责过重,一旦不能正常工作,整个系统都要受到影响。
  2. 使用简单工厂模式势必会增加系统中类的个数(引入了新的工厂类),增加了系统的复杂度和理解难度。
  3. 系统扩展困难,一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑,在产品类型较多时,有可能造成工厂逻辑过于复杂,不利于系统的扩展和维护。
  4. 简单工厂模式由于使用了静态工厂方法,造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用简单工厂模式:

  1. 工厂类负责创建的对象比较少,由于创建的对象较少,不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂。
  2. 客户端只知道传入工厂类的参数,对于如何创建对象并不关心。

练习

使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状(如圆形、方形和三角形等)的绘图工具,每个几何图形都具有绘制draw()和擦除erase()两个方法,要求在绘制不支持的几何图形时,提示一个UnSupportedShapeException。

实现

相关代码Github地址
文章参考-刘伟

2017/3/11 posted in  Java
 

设计模式-装饰模式

动态地给一个对象增加一些额外的职责,就增加对象功能来说,装饰模式比生成子类实现更为灵活。装饰模式是一种对象结构型模式。

装饰模式可以在不改变一个对象本身功能的基础上给对象增加额外的新行为,在现实生活中,这种情况也到处存在,例如一张照片,我们可以不改变照片本身,给它增加一个相框,使得它具有防潮的功能,而且用户可以根据需要给它增加不同类型的相框,甚至可以在一个小相框的外面再套一个大相框。
装饰模式是一种用于替代继承的技术,它通过一种无须定义子类的方式来给对象动态增加职责,使用对象之间的关联关系取代类之间的继承关系。在装饰模式中引入了装饰类,在装饰类中既可以调用待装饰的原有类的方法,还可以增加新的方法,以扩充原有类的功能。

装饰模式中的角色

在装饰模式结构图中包含如下几个角色:

  1. Component(抽象构件):它是具体构件和抽象装饰类的共同父类,声明了在具体构件中实现的业务方法,它的引入可以使客户端以一致的方式处理未被装饰的对象以及装饰之后的对象,实现客户端的透明操作。
  2. ConcreteComponent(具体构件):它是抽象构件类的子类,用于定义具体的构件对象,实现了在抽象构件中声明的方法,装饰器可以给它增加额外的职责(方法)。
  3. Decorator(抽象装饰类):它也是抽象构件类的子类,用于给具体构件增加职责,但是具体职责在其子类中实现。它维护一个指向抽象构件对象的引用,通过该引用可以调用装饰之前构件对象的方法,并通过其子类扩展该方法,以达到装饰的目的。
  4. ConcreteDecorator(具体装饰类):它是抽象装饰类的子类,负责向构件添加新的职责。每一个具体装饰类都定义了一些新的行为,它可以调用在抽象装饰类中定义的方法,并可以增加新的方法用以扩充对象的行为。


由于具体构件类和装饰类都实现了相同的抽象构件接口,因此装饰模式以对客户透明的方式动态地给一个对象附加上更多的责任,换言之,客户端并不会觉得对象在装饰前和装饰后有什么不同。装饰模式可以在不需要创造更多子类的情况下,将对象的功能加以扩展。

总结

装饰模式降低了系统的耦合度,可以动态增加或删除对象的职责,并使得需要装饰的具体构件类和具体装饰类可以独立变化,以便增加新的具体构件类和具体装饰类。在软件开发中,装饰模式应用较为广泛,例如在Java I/O中的输入流和输出流的设计、javax.swing包中一些图形界面构件功能的增强等地方都运用了装饰模式。

主要优点

装饰模式的主要优点如下:

  1. 对于扩展一个对象的功能,装饰模式比继承更加灵活性,不会导致类的个数急剧增加。
  2. 可以通过一种动态的方式来扩展一个对象的功能,通过配置文件可以在运行时选择不同的具体装饰类,从而实现不同的行为。
  3. 可以对一个对象进行多次装饰,通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合,可以创造出很多不同行为的组合,得到功能更为强大的对象。
  4. 具体构件类与具体装饰类可以独立变化,用户可以根据需要增加新的具体构件类和具体装饰类,原有类库代码无须改变,符合“开闭原则”。

主要缺点

装饰模式的主要缺点如下:

  1. 使用装饰模式进行系统设计时将产生很多小对象,这些对象的区别在于它们之间相互连接的方式有所不同,而不是它们的类或者属性值有所不同,大量小对象的产生势必会占用更多的系统资源,在一定程序上影响程序的性能。
  2. 装饰模式提供了一种比继承更加灵活机动的解决方案,但同时也意味着比继承更加易于出错,排错也很困难,对于多次装饰的对象,调试时寻找错误可能需要逐级排查,较为繁琐。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用装饰模式:

  1. 在不影响其他对象的情况下,以动态、透明的方式给单个对象添加职责。
  2. 当不能采用继承的方式对系统进行扩展或者采用继承不利于系统扩展和维护时可以使用装饰模式。不能采用继承的情况主要有两类:第一类是系统中存在大量独立的扩展,为支持每一种扩展或者扩展之间的组合将产生大量的子类,使得子类数目呈爆炸性增长;第二类是因为类已定义为不能被继承(如Java语言中的final类)。

Demo

某软件公司欲开发了一个数据加密模块,可以对字符串进行加密。最简单的加密算法通过对字母进行移位来实现,同时还提供了稍复杂的逆向输出加密,还提供了更为高级的求模加密。用户先使用最简单的加密算法对字符串进行加密,如果觉得还不够可以对加密之后的结果使用其他加密算法进行二次加密,当然也可以进行第三次加密。试使用装饰模式设计该多重加密系统。

实现

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文章参考-刘伟

2017/3/11 posted in  Java
 

设计模式-观察者模式

定义对象之间的一种一对多依赖关系,使得每当一个对象状态发生改变时,其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。观察者模式的别名包括发布-订阅(Publish/Subscribe)模式、模型-视图(Model/View)模式、源-监听器(Source/Listener)模式或从属者(Dependents)模式。观察者模式是一种对象行为型模式。

观察者模式是使用频率最高的设计模式之一,它用于建立一种对象与对象之间的依赖关系,一个对象发生改变时将自动通知其他对象,其他对象将相应作出反应。在观察者模式中,发生改变的对象称为观察目标,而被通知的对象称为观察者,一个观察目标可以对应多个观察者,而且这些观察者之间可以没有任何相互联系,可以根据需要增加和删除观察者,使得系统更易于扩展。

观察者模式中的角色

在观察者模式中包含如下几个角色:

  1. Subject(目标):目标又称为主题,它是指被观察的对象。在目标中定义了一个观察者集合,一个观察目标可以接受任意数量的观察者来观察,它提供一系列方法来增加和删除观察者对象,同时它定义了通知方法notify()。目标类可以是接口,也可以是抽象类或具体类。
  2. ConcreteSubject(具体目标):具体目标是目标类的子类,通常它包含有经常发生改变的数据,当它的状态发生改变时,向它的各个观察者发出通知;同时它还实现了在目标类中定义的抽象业务逻辑方法(如果有的话)。如果无须扩展目标类,则具体目标类可以省略。
  3. Observer(观察者):观察者将对观察目标的改变做出反应,观察者一般定义为接口,该接口声明了更新数据的方法update(),因此又称为抽象观察者。
  4. ConcreteObserver(具体观察者):在具体观察者中维护一个指向具体目标对象的引用,它存储具体观察者的有关状态,这些状态需要和具体目标的状态保持一致;它实现了在抽象观察者Observer中定义的update()方法。通常在实现时,可以调用具体目标类的attach()方法将自己添加到目标类的集合中或通过detach()方法将自己从目标类的集合中删除。


观察者模式描述了如何建立对象与对象之间的依赖关系,以及如何构造满足这种需求的系统。观察者模式包含观察目标和观察者两类对象,一个目标可以有任意数目的与之相依赖的观察者,一旦观察目标的状态发生改变,所有的观察者都将得到通知。作为对这个通知的响应,每个观察者都将监视观察目标的状态以使其状态与目标状态同步,这种交互也称为发布-订阅(Publish-Subscribe)。观察目标是通知的发布者,它发出通知时并不需要知道谁是它的观察者,可以有任意数目的观察者订阅它并接收通知。

通用代码实现

目标类的实现:

package com.swu.ObserverPattern;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 主题的实现类,如有需要可以进一步将此类抽象
 * 
 * @author zhanjingbo
 *
 */
public class Subject {
    /**
     * 维护所有观察者的队列
     */
    private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();

    /**
     * 将观察者添加入通知队列
     * 
     * @param obs
     */
    public void attach(Observer obs) {
        this.observers.add(obs);
    }

    /**
     * 将观察者移除出通知队列
     * 
     * @param obs
     */
    public void detach(Observer obs) {
        this.observers.remove(obs);
    }

    /**
     * 通知所有观察者
     */
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update();
        }
    }

}

观察者抽象的接口:

public interface Observer {
    void update();
}

观察者的具体实现:

public class ConcerteObserversA implements Observer {
    public void update() {
        System.out.println("A类观察者收到消息");
    }
}

JDK对观察者模式的支持

观察者模式在Java语言中的地位非常重要。在JDK的java.util包中,提供了Observable类以及Observer接口,它们构成了JDK对观察者模式的支持。如图所示:

Observer接口

在java.util.Observer接口中只声明一个方法,它充当抽象观察者,其方法声明代码如下所示:void update(Observable o, Object arg);当观察目标的状态发生变化时,该方法将会被调用,在Observer的子类中将实现update()方法,即具体观察者可以根据需要具有不同的更新行为。当调用观察目标类Observable的notifyObservers()方法时,将执行观察者类中的update()方法。

Observable类

java.util.Observable类充当观察目标类,在Observable中定义了一个向量Vector来存储观察者对象,它所包含的方法及说明见表:

我们可以直接使用Observer接口和Observable类来作为观察者模式的抽象层,再自定义具体观察者类和具体观察目标类,通过使用JDK中的Observer接口和Observable类,可以更加方便地在Java语言中应用观察者模式。

实现

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文章参考-刘伟

2017/3/11 posted in  Java
 

设计模式-策略模式

策略模式是指:定义一系列算法类,将每一个算法封装起来,并让他们可以互相替换,策略模式让算法独立于使用它的客户而变化,也被称之为政策模式(Policy)。是一种对象行为型模式。

详细说明

在策略模式中,我们可以定义一些独立的类来封装不同的算法,每一个类封装一种具体的算法,在这里,每一个封装算法的类我们都可以称之为一种策略(Strategy),为了保证这些策略在使用时具有一致性,一般会提供一个抽象的策略类来做规则的定义,而每种算法则对应于一个具体策略类。
策略模式的主要目的是将算法的定义与使用分开,也就是将算法的行为和环境分开,将算法的定义放在专门的策略类中,每一个策略类封装了一种实现算法,使用算法的环境类针对抽象策略类进行编程,符合“依赖倒转原则”。在出现新的算法时,只需要增加一个新的实现了抽象策略类的具体策略类即可。

策略模式中的角色

在策略模式结构图中包含如下几个角色:

  • Context(环境类):环境类是使用算法的角色,它在解决某个问题(即实现某个方法)时可以采用多种策略。在环境类中维持一个对抽象策略类的引用实例,用于定义所采用的策略。
  • Strategy(抽象策略类):它为所支持的算法声明了抽象方法,是所有策略类的父类,它可以是抽象类或具体类,也可以是接口。环境类通过抽象策略类中声明的方法在运行时调用具体策略类中实现的算法。
  • ConcreteStrategy(具体策略类):它实现了在抽象策略类中声明的算法,在运行时,具体策略类将覆盖在环境类中定义的抽象策略类对象,使用一种具体的算法实现某个业务处理。

    策略模式结构图如下:

通用实现

在使用策略模式时,我们需要将算法从Context类中提取出来,首先应该创建一个策略接口,其典型代码如下所示:

public interface Strategy {
    void algorithm();
}

然后再将封装每一种具体算法的类作为该策略类的实现类,如下代码所示:

public class ConcreteStrategyA implements Strategy {
    public void algorithm() {
        System.out.println("这是策略A");
    }
}
public class ConcreteStrategyB implements Strategy {
    public void algorithm() {
        System.out.println("这是策略B");
    }
}

于Context类而言,在它与抽象策略类之间建立一个关联关系,其典型代码如下所示:

/**
 * 环境类,调用策略的实例
 * 
 * @author zhanjingbo
 *
 */
public class Context {
    private Strategy strategy;
    public Context(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
    /**
     * 策略调用
     */
    public void algorihm() {
        this.strategy.algorithm();
    }
    /**
     * 动态设置策略
     * 
     * @param strategy
     */
    public void setStrategy(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
}

在客户端代码中只需注入一个具体策略对象,可以将具体策略类类名存储在配置文件中,通过反射来动态创建具体策略对象,从而使得用户可以灵活地更换具体策略类,增加新的具体策略类也很方便。策略模式提供了一种可插入式(Pluggable)算法的实现方案。

总结

策略模式用于算法的自由切换和扩展,它是应用较为广泛的设计模式之一。策略模式对应于解决某一问题的一个算法族,允许用户从该算法族中任选一个算法来解决某一问题,同时可以方便地更换算法或者增加新的算法。只要涉及到算法的封装、复用和切换都可以考虑使用策略模式。

主要优点

策略模式的主要优点如下:

  1. 策略模式提供了对“开闭原则”的完美支持,用户可以在不修改原有系统的基础上选择算法或行为,也可以灵活地增加新的算法或行为。
  2. 策略模式提供了管理相关的算法族的办法。策略类的等级结构定义了一个算法或行为族,恰当使用继承可以把公共的代码移到抽象策略类中,从而避免重复的代码。
  3. 策略模式提供了一种可以替换继承关系的办法。如果不使用策略模式,那么使用算法的环境类就可能会有一些子类,每一个子类提供一种不同的算法。但是,这样一来算法的使用就和算法本身混在一起,不符合“单一职责原则”,决定使用哪一种算法的逻辑和该算法本身混合在一起,从而不可能再独立演化;而且使用继承无法实现算法或行为在程序运行时的动态切换。
  4. 使用策略模式可以避免多重条件选择语句。多重条件选择语句不易维护,它把采取哪一种算法或行为的逻辑与算法或行为本身的实现逻辑混合在一起,将它们全部硬编码(Hard Coding)在一个庞大的多重条件选择语句中,比直接继承环境类的办法还要原始和落后。
  5. 策略模式提供了一种算法的复用机制,由于将算法单独提取出来封装在策略类中,因此不同的环境类可以方便地复用这些策略类。

主要缺点

策略模式的主要缺点如下:

  1. 客户端必须知道所有的策略类,并自行决定使用哪一个策略类。这就意味着客户端必须理解这些算法的区别,以便适时选择恰当的算法。换言之,策略模式只适用于客户端知道所有的算法或行为的情况。
  2. 策略模式将造成系统产生很多具体策略类,任何细小的变化都将导致系统要增加一个新的具体策略类。
  3. 无法同时在客户端使用多个策略类,也就是说,在使用策略模式时,客户端每次只能使用一个策略类,不支持使用一个策略类完成部分功能后再使用另一个策略类来完成剩余功能的情况。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用策略模式:

  1. 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种,那么可以将这些算法封装到一个个的具体算法类中,而这些具体算法类都是一个抽象算法类的子类。换言之,这些具体算法类均有统一的接口,根据“里氏代换原则”和面向对象的多态性,客户端可以选择使用任何一个具体算法类,并只需要维持一个数据类型是抽象算法类的对象。
  2. 一个对象有很多的行为,如果不用恰当的模式,这些行为就只好使用多重条件选择语句来实现。此时,使用策略模式,把这些行为转移到相应的具体策略类里面,就可以避免使用难以维护的多重条件选择语句。
  3. 不希望客户端知道复杂的、与算法相关的数据结构,在具体策略类中封装算法与相关的数据结构,可以提高算法的保密性与安全性。

练习

某软件公司欲开发一款飞机模拟系统,该系统主要模拟不同种类飞机的飞行特征与起飞特征,需要模拟的飞机种类及其特征如下表所示:

飞机种类 起飞特征 飞行特征
直升机(Helicopter) 垂直起飞(VerticalTakeOff) 亚音速飞行(SubSonicFly)
客机(AirPlane) 长距离起飞(LongDistanceTakeOff) 亚音速飞行(SubSonicFly)
歼击机(Fighter) 长距离起飞(LongDistanceTakeOff) 超音速飞行(SuperSonicFly)
鹞式战斗机(Harrier) 垂直起飞(VerticalTakeOff) 超音速飞行(SuperSonicFly)

请使用策略模式完成上述问题的设计。

实现

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文章参考-刘伟

2017/3/10 posted in  Java