策略模式是一种行为设计模式,它使你能在运行时改变对象的行为。通过使用继承,你可以创建一个算法家族,然后让每个子类都实现一个公共接口。在运行时,根据需要选择相应的算法。这种模式的主要优点是提高了代码的复用性和可维护性。
在软件开发中,我们经常遇到需要根据不同的情况或条件选择不同的行为或算法的问题,这就是策略模式的应用场景,策略模式是一种行为设计模式,它使你能在运行时改变对象的行为,这种模式涉及到创建一个表示各种策略的类和一个行为随着策略对象改变的类。
策略模式的定义
策略模式定义了一系列的算法,并将每一个算法封装起来,使它们可以相互替换,且算法的变化不会影响到使用算法的客户,策略模式让算法独立于使用它的客户端。
策略模式的主要角色
1、策略(Strategy):策略是一个接口,它定义了一个系列的算法,这些算法是具体的、可重用的,并且可以互换。
2、上下文(Context):上下文是使用策略的对象,它维持一个对策略对象的引用,并提供一个方法来更改策略。
策略模式的实现步骤
1、定义一个公共的接口:这个接口声明了一组算法,每个算法都是一个抽象方法。
2、创建具体策略类:具体策略类实现了在公共接口中声明的算法。
3、创建上下文类:上下文类维持一个对策略对象的引用,并提供一个方法来更改策略。
4、客户端使用上下文类:客户端代码通过调用上下文的方法来执行具体的算法。
策略模式的优点
1、提供了管理相关的算法族的办法:你可以独立地改变它们的实现,而不必改变使用算法的高层代码。
2、避免使用多重条件语句:你避免了使用多重条件语句(if-else 或者 switch),这样使得你的代码更清晰,更易读。
3、提供了一种方式来封装通用行为:你可以将同一类型的操作封装到一系列具有相同行为的类中,这样使得代码更加整洁。
策略模式的缺点
1、策略类会增多:如果系统中有很多的策略,那么策略类的个数可能会很可观。
2、所有策略必须对外暴露:由于策略模式要求策略类之间可以相互替换,所以策略类必须对外暴露所有的行为和属性。
策略模式的使用场景
1、如果在一个系统里面有许多类,它们之间有一些相同的行为,那么可以使用策略模式将这些相同的行为抽取出来,放在一个统一的接口里面。
2、如果一个类的算法需要在运行时改变,那么可以使用策略模式来实现。
3、如果需要避免使用多重条件语句,那么可以使用策略模式来实现。
策略模式的实例分析
假设我们正在为一个游戏开发一个AI系统,AI在游戏中有多种行为,如攻击、防御、逃跑等,我们可以使用策略模式来设计AI的行为。
我们定义一个策略接口IBehavior
,它有一个方法execute()
:
public interface IBehavior { void execute(); }
我们为每种行为定义一个策略类,如AttackBehavior
、DefendBehavior
和RunBehavior
:
public class AttackBehavior implements IBehavior { @Override public void execute() { System.out.println("AI is attacking"); } } public class DefendBehavior implements IBehavior { @Override public void execute() { System.out.println("AI is defending"); } } public class RunBehavior implements IBehavior { @Override public void execute() { System.out.println("AI is running"); } }
我们定义一个上下文类AIContext
,它维护一个对策略对象的引用,并提供一个方法来更改策略:
public class AIContext { private IBehavior behavior; public AIContext(IBehavior behavior) { this.behavior = behavior; } public void setBehavior(IBehavior behavior) { this.behavior = behavior; } public void executeBehavior() { behavior.execute(); } }
客户端代码可以通过调用AIContext
的方法来执行具体的算法:
public class Main { public static void main(String[] args) { AIContext context = new AIContext(new AttackBehavior()); context.executeBehavior(); // AI is attacking context.setBehavior(new DefendBehavior()); context.executeBehavior(); // AI is defending context.setBehavior(new RunBehavior()); context.executeBehavior(); // AI is running } }
在这个例子中,我们使用了策略模式来封装AI的行为,使得AI可以根据不同的条件选择不同的行为,这样,如果我们以后想要改变AI的行为,我们只需要修改策略类,而不需要修改使用策略的客户端代码。
策略模式是一种非常强大的设计模式,它可以帮助我们更好地组织和管理代码,提高代码的可读性和可维护性,通过使用策略模式,我们可以将复杂的逻辑分解成一系列独立的、可互换的算法,使得我们的代码更加清晰、简洁,策略模式也有一些缺点,例如策略类的数量可能会很多,而且所有的策略必须对外暴露,在使用策略模式时,我们需要权衡其优点和缺点,以确定是否适合我们的需求。