設計引導---一個鴨子游戲引發的設計(多態,繼承,抽象,接口,策略者模式)


  這篇博文是從實際生活中,提煉出來的設計理念,它現在是骨架,現在我加以代碼實例,完成程序的血肉,以求讓大家活生生的體會設計中的精髓。

  自從我們學習面向對象編程以來,它方便了我們的思維思考模式,一個事物具備什么,就以對應的屬性及方法加之。

( ̄▽ ̄) 沒有什么難的,但是你學到的是最基礎的語法和連自己都不是很了解的語言,用一段C語言程序,你可以很輕松的把它改成C#,JAVA等,這有什么難的?大多數程序員們扭曲了C#語言,把C的語法都移植到C#上(在我不了解C#的時候,我自己都這么做過),錯了不可怕,可怕的是錯了還不肯改。

  語言是一種工具,學會了都是想通的,但是設計思想不同決定了語言的本質區別。

  進入正題,一步一步來剖析一個簡單的鴨子游戲程序。

  

      

  首先設計一個鴨子對象,是不是?大致這樣:

 1     public class Duck
 2     {
 3         void quack(){
 4             //...鴨子都會叫
 5         }
 6         void swim(){
 7            //...都會游泳
 8         }
 9         void Display() { 
10         //...外觀
11         }
12     }

  然后鴨子游戲中有各種鴨子一邊游泳戲水,一邊呷呷叫,各種鴨子都繼承Duck類哦,游戲在預料之中運行。

  這應該是標准的OO(Object Oriented)技術吧?游戲完美運行中.........

目前鴨子會叫會游泳,都在水里多沒意思?來個創新吧:

        

丑小鴨也能飛上青天??o(∩_∩)o

現在想要鴨子飛,那么就要給鴨子添加一個飛行方法,好比這樣:

    public class Duck
    {
        void quack(){
            //...鴨子都會叫
        }
        void swim(){
           //...都會游泳
        }
        void Display() { 
        //...外觀
        }
        void Fly() { 
        //...飛行
        }
    }

方法已加,游戲中的小鴨子們可以飛咯。

現在問題,才剛剛出現:

  在演示程序的時候,“橡皮假鴨”在屏幕上飛來飛去,游戲里面有各種各樣的鴨子。

  當沒有Fly()的時候,小鴨子們可以很平穩的運行。在父類中加上Fyl(),會導致所有的子類都具備Fly(),連那些不該具備的子類也無法免除,所以:

  對代碼所做的局部修改,影響層面可不只是局部。

  看看這張圖,說不定和你的想法不謀而合:

  

覆蓋掉“橡皮鴨”的飛行方式。這是個不錯的選擇,這樣一來,“橡皮鴨”也不會到處亂飛了~~(注意哦“橡皮鴨”會叫的--“吱吱”)。

游戲中現在又加入一種鴨子~問題又來啦~~

  現在加入成員是-“誘餌鴨”(DecoyDuck)它是木頭做的假鴨,它不會飛當然也不會叫~

  OK,現在對於這個新成員,就這么做:

  

繼續覆蓋它的方法,它只有老老實實的在水里面游!

你們覺得這種繁瑣的工作,什么時候才是個頭呢?鴨子種類無限,你的噩夢無限~繼承這個解決方法,看來果斷不行啊,要換要換。

你覺得這個設計怎么樣:

  我定義一些接口,目前先做兩個,一個Flyable,一個Quackable:

      

  Duck類也改掉,只包含兩個方法:Swim(),Display():

        

 然后讓不同的子類再繼承Duck類的時候,分別實現一下Fly()和Quack(),接口也用上了,你覺得怎么樣?

好像有點用,但是,再換個大的角度想,子類繼承實現的那些Fly(),Quack()都是些重復代碼,然而,重復代碼是可以接受的,但是,在你維護的時候,假如有30個Duck子類吧,要稍稍修改一下那個Fly(),有沒有覺得可維護性瞬間就低到下限?

  在這個新的設計方法中,雖然解決了“一部分”問題,但是,這造成了代碼無法復用!有沒有覺得?還有更可怕的哦,會飛的鴨子,那飛行動作可不是千篇一律的,來個空翻360°旋轉這個動作,你又要怎么做?o(∩_∩)o

  不管你在何處工作,用何種編程語言,在軟件開發上,一直伴隨你的那個不變真理是什么? (把你想到的答案,寫在評論上吧^_^,期待你的回答

把這個先前的設計都清零……

  現在我們知道使用繼承並不能很好的解決問題,因為鴨子的行為在子類里不斷地改變,並且讓那些子類都有這些行為是不恰當的,Flyable和Quackable接口似乎不錯,解決了問題(只有會飛的鴨子才繼承Flyable),但是這依舊讓你有很多任務去做,你依舊不能做到代碼復用,你在維護的時候,依舊要往下追蹤,一 一去修改對應的行為。

  對於這個問題,現在真正有個設計原則,能解決這個問題,它能實現代碼復用,能添加和修改使系統變得更有彈性。

設計原則:

    找出應用中可能需要變化之處,把它們獨立出來,不要和那些不需要變化的代碼混在一起。

這是些理論知識,對於骨架,我會豐滿出它的羽翼。繼續看吧,你會有收獲!

  現在,是時候取出Duck類中的變化的部分了!

  目前可變的是fly和quack相關部分,它們會變化,現在單獨把這兩個行為從Duck類中分開,建立一種組新類代表每個行為。

  先做個飛行行為的接口:

1    public interface FlyBehavior
2     {
3         void Fly();
4     }

  呷呷叫行為的接口:

1    public interface QuackBehavior
2     {
3        void quack();
4     }


是否聽說過這么一個設計理念:

  針對接口編程,而不是針對實現編程。

而“針對接口編程”真正的意思是“針對抽象類編程”。

“針對接口編程”的關鍵就在多態。利用多態,程序可以在針對抽象類編程,執行時會根據實際狀況執行到真正的行為,不會被綁死在抽象類的行為上。

  再深挖一點,“針對抽象類編程”這句話,可以更明確地說成“變量的聲明類型,應該是抽象類型,這可以是一個抽象類,或是一個接口”!不理解沒關系!接下來我們用程序來讓大家慢慢吃透這個概念!

  舉個傳統的例子:

針對實現編程:

1 Dog d = new Dog();
2 d.bark();//“汪汪”叫行為

針對接口或抽象類編程:

Animal animal = new Dog();
animal.makeSound();//這個方法實現“汪汪”叫

這個不明白?沒關系,有圖:

 現在讓我們來重新實現鴨子游戲中的設計吧!

先設計飛行行為:

    class FlyWithWings:FlyBehavior
    {
        public void Fly()
        {
            Console.WriteLine("我會飛啦~!");
        }
    }

   class FlyNoWay : FlyBehavior
    {
        public void Fly() {
           //什么都不做,它不會飛
        }
    }

我把兩個類放在一起了,這方便大家閱讀,實際上應該分開的。

再看看“呷呷”叫行為:

 

 1     class Quack : QuackBehavior
 2     {
 3        public void quack()
 4         {
 5             Console.WriteLine("呷呷!");
 6         }
 7     }
 8 
 9     class Squeak : QuackBehavior
10     {
11        public void quack() {
12             Console.WriteLine("吱吱!");//橡皮鴨
13         }
14     }
15 
16     class MuteQuack:QuackBehavior
17     {
18        public void quack()
19         {
20             Console.WriteLine(".......");//"誘餌鴨"不會叫
21         }
22     }


行為做好了~來實現Duck類

 

 1     public abstract class Duck
 2     {
 3         public  FlyBehavior flybehavior;
 4         public  QuackBehavior quackbehavior;
 5 
 6         public void performQuack() {
 7             quackbehavior.quack();
 8         }
 9         public void performFly()
10         {
11             flybehavior.Fly();
12         }
13         public virtual void Swim(){
14             Console.WriteLine("~~游~~");
15         }
16         public virtual void Display(){}
17     }

  結構很簡單,不是嗎?定義QuackBehavior,FlyBehavior,每只鴨子都會引用實現QuackBehavior接口對象,讓它們來處理鴨子的行為。

  想要呷呷叫的效果,就要quackbehavior對象去呷呷叫就可以了,我們現在不用再關心quackbehavior接口的對象是什么,只要關系Duck如何叫就行了。

  這個quackbehavior接口可以重用了哦。有沒有發現?在什么地方可以重用呢?思考下,我后面再提。
  好了,現在來具體實現鴨子實體了:

 1     public class MallarDuck : Duck
 2     {
 3         public MallarDuck() {
 4             quackbehavior = new Quack();
 5             flybehavior = new FlyWithWings();
 6         }
 7         public override void Display()
 8         {
 9             Console.WriteLine("我是一只美麗的綠頭鴨!");
10         }
11     }

o(∩_∩)o大功就要告成了,  看Program:

1         static void Main(string[] args)
2         {
3             MallarDuck mallard = new MallarDuck();
4             mallard.Display();
5             mallard.Swim();
6             mallard.performQuack();
7             mallard.performFly();
8 
9         }

一目了然,這個程序要做什么,怎么做,很簡單吧?

看看運行結果:

代碼也貼完了,程序確實可以運行,現在看下這個設計的最后一個概念:

  多用組合,少用繼承。

正如你看見的,使用組合建立系統具有很大的彈性,不僅僅將算法族封裝成類,更可以在“運行時動態地改變行為”。

不知道什么是“運行時動態地改變行為”??

好,那我再演示一個,就拿那美麗的綠頭鴨做例子:

 Duck類最新修改:

 
 1  public abstract class Duck
 2     {
 3         public  FlyBehavior flybehavior;
 4         public  QuackBehavior quackbehavior;
 5 
 6         public void performQuack() {
 7             quackbehavior.quack();
 8         }
 9         public void performFly()
10         {
11             flybehavior.Fly();
12         }
13         public virtual void Swim(){
14             Console.WriteLine("~~游~~");
15         }
16         public virtual void Display(){}
17 
18         public void SetFlyBehavior(FlyBehavior flyb)//額外添加
19         {
20             flybehavior = flyb;
21         }
22 
23     }

然后我再添加一個火箭動力:

    class FlyRockePowered : FlyBehavior
    {
        public void Fly()
        {
            Console.WriteLine("打了雞血!4200米/秒,加速飛行!");
        }
    }

看看Program:

  1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             MallarDuck mallard = new MallarDuck();
 6             mallard.Display();
 7             mallard.Swim();
 8             mallard.performQuack();
 9             mallard.performFly();
10 
11             mallard.SetFlyBehavior(new FlyRockePowered());
12             mallard.performFly();
13         }
14     }

 結果:

動態添加了吧?修改一下很容易吧?

至於那個quackbehavior接口重用問題

  鴨鳴器知道吧?獵人用這個東西模擬鴨子叫,引誘野鴨,這個不是個很好的重用嗎?o(∩_∩)o  更多重用只局限於你的想象~

如果你認真看完了這個,那么下面這個獎章是給予你的:

 你學會了策略者設計模式o(∩_∩)o

你再也不用擔心系統遇到任何變化。

 策略者模式

  定義了算法族,分別封裝起來,讓它們之間可以相互替換,此模式讓算法的變化獨立於使用算法的用戶。

 


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM