设计引导--一个鸭子游戏引发的设计理念(多态,继承,抽象,接口,策略者模式)

技术  /  管理员 发布于 7年前   206

这篇博文是从实际生活中，提炼出来的设计理念，它现在是骨架，现在我加以代码实例，完成程序的血肉，以求让大家活生生的体会设计中的精髓。

自从我们学习面向对象编程以来，它方便了我们的思维思考模式，一个事物具备什么，就以对应的属性及方法加之。

() 没有什么难的，但是你学到的是最基础的语法和连自己都不是很了解的语言，用一段C语言程序，你可以很轻松的把它改成C#，JAVA等，这有什么难的？大多数程序员们扭曲了C#语言，把C的语法都移植到C#上（在我不了解C#的时候，我自己都这么做过），错了不可怕，可怕的是错了还不肯改。
语言是一种工具，学会了都是想通的，但是设计思想不同决定了语言的本质区别。
进入正题，一步一步来剖析一个简单的鸭子游戏程序。
 
首先设计一个鸭子对象，是不是？大致这样：

复制代码 代码如下:

public class Duck
{
void quack(){
//...鸭子都会叫
}
void swim(){
//...都会游泳
}
void Display() {
//...外观
}
}

然后鸭子游戏中有各种鸭子一边游泳戏水，一边呷呷叫，各种鸭子都继承Duck类哦，游戏在预料之中运行。
 
这应该是标准的OO（Object Oriented）技术吧？游戏完美运行中.........
目前鸭子会叫会游泳，都在水里多没意思？来个创新吧：
 
丑小鸭也能飞上青天？？o(∩_∩)o
现在想要鸭子飞，那么就要给鸭子添加一个飞行方法，好比这样：

复制代码 代码如下:

public class Duck
{
void quack(){
//...鸭子都会叫
}
void swim(){
//...都会游泳
}
void Display() {
//...外观
}
void Fly() {
//...飞行
}
}

方法已加，游戏中的小鸭子们可以飞咯。
现在问题，才刚刚出现：
在演示程序的时候，“橡皮假鸭”在屏幕上飞来飞去，游戏里面有各种各样的鸭子。
当没有Fly()的时候，小鸭子们可以很平稳的运行。在父类中加上Fyl(),会导致所有的子类都具备Fly(),连那些不该具备的子类也无法免除，所以：
对代码所做的局部修改，影响层面可不只是局部。
看看这张图，说不定和你的想法不谋而合：
 
覆盖掉“橡皮鸭”的飞行方式。这是个不错的选择，这样一来，“橡皮鸭”也不会到处乱飞了~~（注意哦“橡皮鸭”会叫的--“吱吱”）。
游戏中现在又加入一种鸭子~问题又来啦~~
现在加入成员是-“诱饵鸭”（DecoyDuck）它是木头做的假鸭，它不会飞当然也不会叫~
OK，现在对于这个新成员，就这么做：
　　
继续覆盖它的方法，它只有老老实实的在水里面游！
你们觉得这种繁琐的工作，什么时候才是个头呢？鸭子种类无限，你的噩梦无限~继承这个解决方法，看来果断不行啊，要换要换。
你觉得这个设计怎么样：
我定义一些接口，目前先做两个，一个Flyable,一个Quackable：
 
Duck类也改掉，只包含两个方法：Swim（），Display（）:
 
然后让不同的子类再继承Duck类的时候，分别实现一下Fly()和Quack()，接口也用上了，你觉得怎么样？
好像有点用，但是，再换个大的角度想，子类继承实现的那些Fly()，Quack()都是些重复代码，然而，重复代码是可以接受的，但是，在你维护的时候，假如有30个Duck子类吧，要稍稍修改一下那个Fly()，有没有觉得可维护性瞬间就低到下限？

在这个新的设计方法中，虽然解决了“一部分”问题，但是，这造成了代码无法复用！有没有觉得？还有更可怕的哦，会飞的鸭子，那飞行动作可不是千篇一律的，来个空翻360°旋转这个动作，你又要怎么做？o(∩_∩)o

不管你在何处工作，用何种编程语言，在软件开发上，一直伴随你的那个不变真理是什么？ （把你想到的答案，写在评论上吧^_^，期待你的回答）
把这个先前的设计都清零……
现在我们知道使用继承并不能很好的解决问题，因为鸭子的行为在子类里不断地改变，并且让那些子类都有这些行为是不恰当的，Flyable和Quackable接口似乎不错，解决了问题（只有会飞的鸭子才继承Flyable），但是这依旧让你有很多任务去做，你依旧不能做到代码复用，你在维护的时候，依旧要往下追踪，一 一去修改对应的行为。
对于这个问题，现在真正有个设计原则，能解决这个问题，它能实现代码复用，能添加和修改使系统变得更有弹性。
设计原则：
找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。
这是些理论知识，对于骨架，我会丰满出它的羽翼。继续看吧，你会有收获！
现在，是时候取出Duck类中的变化的部分了！

目前可变的是fly和quack相关部分，它们会变化，现在单独把这两个行为从Duck类中分开，建立一种组新类代表每个行为。
先做个飞行行为的接口：
public interface FlyBehavior
{
void Fly();
}
呷呷叫行为的接口：
public interface QuackBehavior
{
void quack();
}
是否听说过这么一个设计理念：
针对接口编程，而不是针对实现编程。
而“针对接口编程”真正的意思是“针对抽象类编程”。
“针对接口编程”的关键就在多态。利用多态，程序可以在针对抽象类编程，执行时会根据实际状况执行到真正的行为，不会被绑死在抽象类的行为上。
再深挖一点，“针对抽象类编程”这句话，可以更明确地说成“变量的声明类型，应该是抽象类型，这可以是一个抽象类，或是一个接口”！不理解没关系！接下来我们用程序来让大家慢慢吃透这个概念！
举个传统的例子：
针对实现编程：
Dog d = new Dog();
d.bark();//“汪汪”叫行为
针对接口或抽象类编程：
Animal animal = new Dog();
animal.makeSound();//这个方法实现“汪汪”叫
这个不明白？没关系，有图：

现在让我们来重新实现鸭子游戏中的设计吧！
先设计飞行行为：

复制代码 代码如下:

class FlyWithWings:FlyBehavior
{
public void Fly()
{
Console.WriteLine("我会飞啦~！");
}
}
class FlyNoWay : FlyBehavior
{
public void Fly() {
//什么都不做，它不会飞
}
}

我把两个类放在一起了，这方便大家阅读，实际上应该分开的。
再看看“呷呷”叫行为：

复制代码 代码如下:

class Quack : QuackBehavior
{
public void quack()
{
Console.WriteLine("呷呷!");
}
}
class Squeak : QuackBehavior
{
public void quack() {
Console.WriteLine("吱吱！");//橡皮鸭
}
}
class MuteQuack:QuackBehavior
{
public void quack()
{
Console.WriteLine(".......");//"诱饵鸭"不会叫
}
}

行为做好了~来实现Duck类

复制代码 代码如下:

public abstract class Duck
{
public FlyBehavior flybehavior;
public QuackBehavior quackbehavior;
public void performQuack() {
quackbehavior.quack();
}
public void performFly()
{
flybehavior.Fly();
}
public virtual void Swim(){
Console.WriteLine("~~游~~");
}
public virtual void Display(){}
}

结构很简单，不是吗？定义QuackBehavior，FlyBehavior，每只鸭子都会引用实现QuackBehavior接口对象，让它们来处理鸭子的行为。

想要呷呷叫的效果，就要quackbehavior对象去呷呷叫就可以了，我们现在不用再关心quackbehavior接口的对象是什么，只要关系Duck如何叫就行了。
这个quackbehavior接口可以重用了哦。有没有发现？在什么地方可以重用呢？思考下，我后面再提。
好了，现在来具体实现鸭子实体了：

复制代码 代码如下:

public class MallarDuck : Duck
{
public MallarDuck() {
quackbehavior = new Quack();
flybehavior = new FlyWithWings();
}
public override void Display()
{
Console.WriteLine("我是一只美丽的绿头鸭！");
}
}

o(∩_∩)o大功就要告成了， 看Program：

复制代码 代码如下:

static void Main(string[] args)
{
MallarDuck mallard = new MallarDuck();
mallard.Display();
mallard.Swim();
mallard.performQuack();
mallard.performFly();
}

一目了然，这个程序要做什么，怎么做，很简单吧？
看看运行结果：
 
代码也贴完了，程序确实可以运行，现在看下这个设计的最后一个概念：
多用组合，少用继承。

正如你看见的，使用组合建立系统具有很大的弹性，不仅仅将算法族封装成类，更可以在“运行时动态地改变行为”。

不知道什么是“运行时动态地改变行为”？
好，那我再演示一个，就拿那美丽的绿头鸭做例子：
Duck类最新修改：

复制代码 代码如下:

public abstract class Duck
{
public FlyBehavior flybehavior;
public QuackBehavior quackbehavior;
public void performQuack() {
quackbehavior.quack();
}
public void performFly()
{
flybehavior.Fly();
}
public virtual void Swim(){
Console.WriteLine("~~游~~");
}
public virtual void Display(){}
public void SetFlyBehavior(FlyBehavior flyb)//额外添加
{
flybehavior = flyb;
}
}

然后我再添加一个火箭动力：

复制代码 代码如下:

class FlyRockePowered : FlyBehavior
{
public void Fly()
{
Console.WriteLine("打了鸡血！4200米/秒，加速飞行！");
}
}

看看Program：

复制代码 代码如下:

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
MallarDuck mallard = new MallarDuck();
mallard.Display();
mallard.Swim();
mallard.performQuack();
mallard.performFly();
mallard.SetFlyBehavior(new FlyRockePowered());
mallard.performFly();
}
}

结果：
 
动态添加了吧？修改一下很容易吧？
至于那个quackbehavior接口重用问题：
鸭鸣器知道吧？猎人用这个东西模拟鸭子叫，引诱野鸭，这个不是个很好的重用吗？o(∩_∩)o 更多重用只局限于你的想象~
如果你认真看完了这个，那么下面这个奖章是给予你的：
你学会了策略者设计模式o(∩_∩)o
你再也不用担心系统遇到任何变化
策略者模式
定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可以相互替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的用户。
看完啦，如果觉得还不错，就点下推荐吧。o(∩_∩)o 这是对我的支持，谢谢