Java设计模式之鸭子模式

这两天在看HeadFirst设计模式，第一种鸭子模式都不太理解。后来在百度知道上看了某大神的解释 明白了不少。

列出如下：

假设我们需要设计出各种各样的鸭子，一边游泳戏水， 一边呱呱叫。很明显这时我们需要设计了一个鸭子超类（Superclass），并让各种鸭子继承此超类。

public abstract class Duck {
public void Swim() {
//会游泳
}
public abstract display();//各种外观不一样，所以为抽象
public void Quack() {
//会叫
}
}
每一只鸭子就继承Duck类
public class MallardDuck extends Duck {
public void display() {
// 外观是绿色的
}
}
public class RedheadDuck extends Duck{
public void display(){
// 外观是红色的
}
}
好了，我们完成这些后，但是发现我们需要有一些鸭子是会飞的，应该怎么修改呢？
也许你要说这很简单，在Duck类里面直接加入一个fly()方法，不就可以了。

public abstract class Duck {
public void Swim() {
//会游泳
}
public abstract display();//各种外观不一样，所以为抽象
public void Quack() {
//会叫
}
public void fly(){
//会飞
}
}
这时你会发现所有的鸭子都变成了会飞的,很明显这是不对了，例如橡皮鸭显然就不是了。
你也许想到了另一种方法，在会飞的鸭子类里才添加该方法不就可以了嘛，

public class MallardDuck extend Duck{
public void display(){
// 外观是绿色的
}
public void fly(){
//会飞
}
}
这个方法看起来是很不错，可是有很多种鸭子都会飞的时候，代码的复用性很明显是不够好的,你不得不在
每一个会飞的鸭子类里去写上同一个fly()方法,这可不是个好主意.
可能你又想到另一个方法：采用继承和覆盖，在Duck类里实现fly()方法，在子类里如果不会飞的就覆盖它

public abstract class Duck {
public void Swim() {
//会游泳
}
public abstract display();//各种外观不一样，所以为抽象
public void Quack(){
//会叫
}
public void fly(){
//会飞
}
}
//橡皮鸭吱吱叫，不会飞
public class RubberDuck extend Duck{
public void quack(){
//覆盖成吱吱叫
}
public void display{
//外观是橡皮鸭
}
public void fly{
//什么也不做
}
}

    这样我们真实现了确实能飞的鸭子才可以飞起来了，看起来主意不错！问题到这儿似乎得到了解决
    但我们现在有了一种新的鸭子，诱铒鸭(不会飞也不会叫),看来需要这样来写

public class DecoyDuck extend Duck{
public void quack(){
//覆盖，变成什么也不做
}
public void display(){
//诱饵鸭
}
public void fly(){
//覆盖，变成什么也不做
}
}

每当有新的鸭子子类出现或者鸭子新的特性出现，就不得不被迫在Duck类里添加并在所有子类里检查可能需要覆盖fly()和quark()...这简直是无穷尽的恶梦。所以，我们需要一个更清晰的方法，让某些（而不是全部）鸭子类型可飞或可叫。让鸭子的特性能有更好的扩展性。
用一下接口的方式把fly()取出来，放进一个Flyable接口中，这样只有会飞的鸭子才实现这个接口，当然我们也可以照此来设计一个Quackbable接口，因为不是所有的鸭子都会叫,也只让会叫的鸭子才去实现这个接口.
但这个方法和上面提到的在子类里去实现fly一样笨，如果几十种都可以飞，你得在几十个鸭子里去写上一样的fly(),如果一旦这个fly有所变更，你将不得不找到这几十个鸭子去一个一个改它们的fly()方法。
因为改变鸭子的行为会影响所有种类的鸭子，而这并不恰当。Flyable与Quackable接口一开始似乎还挺不错， 解决了问题（ 只有会飞的鸭子才继承Flyable） ， 但是Java的接口不具有实现代码， 所以继承接口无法达到代码的复用。这意味着：无论何时你需要修改某个行为，你必须得往下追踪并修改每一个定义此行为的类。
策略模式的第一原则：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。 好吧，回头看一下这个Duck类，就我们目前所知，除了fly()和quack()的问题之外，Duck类还算一切正常，主要是鸭子的行为总是可能变化的，让我们头痛就在于这些行为的变化，那我们就把这些行为独立出来。
为了要把这两个行为从Duck 类中分开， 我们将把它们自Duck 类中取出，建立一组新类代表每个行为。我们建立两组类（完全远离Duck类），一个是「fly」相关的，一个是「quack」相关的，每一组类将实现各自 的动作。比方说，我们可能有一个类实现「呱呱叫」，另一个类实现「吱吱叫」，另一个类实现「安静」。我们利用接口代表每组行为，比方说， FlyBehavior来代表飞的行为，QuackBehavior代表叫的行为，而让每一种行为具体类来实现该行为接口。
在此，我们有两个接口，FlyBehavior和QuackBehavior，还有它们对应的类，负责实现具体的行为：

public interface FlyBehavior {
public void fly();
}
public class FlyWithWings implements FlyBehavior{
public void fly{}{
//实现鸭子飞行
}
}
public class FlyNoWay implements FlyBehavior{
public void fly{}{
//什么也不做，不会飞
}
}
public interface QuackBehavior{
public void quack();
}
public class Quack implements QuackBehavior{
public void quack(){
//实现鸭子呱呱叫
}
}
public class Squeak implements QuackBehavior{
public void quack(){
//实现鸭子吱吱叫
}
}
public class MuteQuack implements QuackBehavior{
public void quack(){
//什么也不做，不会叫
}
}

    实际上这样的设计，我们已经可以让飞行和呱呱叫的动作被其他的对象复用，因为这些行为已经与鸭子类无关了。如果我们新增一些行为，也不会影响到既有的行为类，也不会影响有已经使用到飞行行为的鸭子类。
     好了，我们设计好鸭子的易于变化的行为部分后，该到了整合鸭子行为的时候了。
     这时我们该想到策略模式的另一个原则了：
      针对接口编程，而不是针对实现编程。
    首先， 在鸭子中加入两个实例变量，分别为「flyBehavior」与「quackBehavior」，声明为接口类型（ 而不是具体类实现类型）， 每个变量会利用多态的方式在运行时引用正确的行为类型（ 例如：FlyWithWings 、Squeak...等）。我们也必须将Duck类与其所有子类中的fly()与quack()移除，因为这些行为已经被搬移到FlyBehavior与 Quackehavior类中了，用performFly()和performQuack()取代Duck类中的fly()与quack()。

public abstract class Duck(){
FlyBehavior flyBehavior;
QuackBehavior quackBehavior;
public void swim(){
//会游泳
}
public abstract void display();//各种外观不一样，所以为抽象
public void performQuack(){
quackBehavior.quack();
}
public void performFly(){
flyBehavior.fly();
}

}
很容易，是吧？想进行呱呱叫的动作，Duck对象只要叫quackBehavior对象
去呱呱叫就可以了。在这部分的代码中，我们不在乎QuackBehavior 接口的对象到底是什么，我们只关心该对象
知道如何进行呱呱叫就够了。
好吧！ 现在来关心如何设定flyBehavior 与quackBehavior的实例变量。
看看MallardDuck类：
public class MallardDuck extends Duck {
public MallardDuck() {
\绿头鸭使用Quack类处理呱呱叫，所以当performQuack() 被调用，就把责任委托给Quack对象进行真正的呱呱叫。
quackBehavior = new Quack();
\使用FlyWithWings作为其FlyBehavior类型。
flyBehavior = new FlyWithWings();
}
}
所以，绿头鸭会真的『呱呱叫』，而不是『吱吱叫』，或『叫不出声』。这是怎么办到的？当MallardDuck实例化时，它的构造器会
把继承来的quackBehavior实例变量初始化成Quack类型的新实例（Quack是QuackBehavior的具体实现类）。同样的处理方式也可以用在飞行行为上： MallardDuck 的构造器将flyBehavior 实例变量初始化成FlyWithWings 类型的实例（
FlyWithWings是FlyBehavior的具体实现类）。
输入下面的Duck类（Duck.java） 以及MallardDuck 类MallardDuck.java），并编译之。
public abstract class Duck {

 //为行为接口类型声明两个引用变量， 所有鸭子子类（在同一个packge）都继承它们。
 FlyBehavior flyBehavior;
 QuackBehavior quackBehavior;
 public Duck() {
 }
 public abstract void display();
 public void performFly() {
    flyBehavior.fly();//委托给行为类
 }
 public void performQuack() {
    quackBehavior.quack();//委托给行为类
 }
 public void swim() {
    System.out.println("All ducksfloat, even decoys!");
 }

}

public class MallardDuck extends Duck {
public MallardDuck() {
quackBehavior = newQuack();
flyBehavior = newFlyWithWings();
}
public void display() {
System.out.println("I’m a real Mallard duck");
}
}
输入FlyBehavior接口（FlyBehavior.java）与两个行为实现类（FlyWithWings.java与FlyNoWay.java），并编译之。
public interface FlyBehavior {//所有飞行行为类必须实现的接口
public void fly();
}
public class FlyWithWings implements FlyBehavior {//这是飞行行为的实现， 给「真会」飞的鸭子用 .. .
public void fly() {
System.out.println("I’m flying!!");
}
}
public class FlyNoWay implements FlyBehavior {//这是飞行行为的实现， 给「不会」飞的鸭子用（ 包括橡皮鸭和诱饵鸭）
public void fly() {
System.out.println("I can’t fly");
}
}

    输入QuackBehavior接口（QuackBehavior.java)及其三个实现类（Quack.java、MuteQuack.java、Squeak.java），并编译之。

public interface QuackBehavior {
public void quack();
}
public class Quack implements QuackBehavior {
public void quack() {
System.out.println(“Quack”);
}
}
public class MuteQuack implements QuackBehavior {
public void quack() {
System.out.println(“<< Silence >>”);
}
}
public class Squeak implements QuackBehavior {
public void quack() {
System.out.println(“Squeak”);
}
}
输入并编译测试类（MiniDuckSimulator.java）

public class MiniDuckSimulator {
public static void main(String[] args) {
Duck mallard = new MallardDuck();
mallard.display();
//这会调用MallardDuck继承来的performQuack() ，进而委托给该对象的QuackBehavior对象处理。（也就是说，调用继承来的quackBehavior的quack()）
mallard.performQuack();
//至于performFly() ，也是一样的道理。
mallard.performFly();
}
}
运行结果：
I’m a real Mallard duck
Quack
I’m flying!!

   虽然我们把行为设定成具体的类（通过实例化类似Quack 或FlyWithWings的行为类， 并指定到行为引

用变量中），但是还是可以在运行时轻易地改变该行为。
所以，目前的作法还是很有弹性的，只是初始化实例变量的作法不够弹性罢了。
我们希望一切能有弹性，毕竟，正是因为一开始的设计的鸭子行为没有弹性，才让我们走到现在这条路。
我们还想能够「指定」行为到鸭子的实例， 比方说， 想要产生绿头鸭实例，并指定特定「类型」的飞行
行为给它。干脆顺便让鸭子的行为可以动态地改变好了。换句话说，我们应该在鸭子类中包含设定行为的方法。
因为quackBehavior实例变量是一个接口类型，所以我们是能够在运行时，透过多态动态地指定不同的QuickBehavior实现类给它。
我们在鸭子子类透过设定方法（settermethod）设定鸭子的行为，而不是在鸭子的构造器内实例化。
在Duck类中，加入两个新方法：从此以后，我们可以「随时」调用这两个方法改变鸭子的行为。

public strate class Duck(){
FlyBehavior flyBehavior;
QuackBehavior quackBehavior;
public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb) {
flyBehavior = fb;
}
public void setQuackBehavior(QuackBehavior qb) {
quackBehavior = qb;
}

}

好了，让我们再制造一个新的鸭子类型：模型鸭（ModelDuck.java）
public class ModelDuck extends Duck {
public ModelDuck() {
flyBehavior = new FlyNoWay();//初始状态，我们的模型鸭是不会飞的。
quackBehavior = new Quack();//初始状态，我们的模型鸭是可以叫的.
}
public void display() {
System.out.println("I’m a modelduck");
}
}
建立一个新的FlyBehavior类型（FlyRocketPowered.java）
public class FlyRocketPowered implements FlyBehavior {
// 我们建立一个利用火箭动力的飞行行为。
public void fly() {
System.out.println("I’m flying with arocket!");
}
}

改变测试类（MiniDuckSimulator.java），加上模型鸭，并使模型鸭具有火箭动力。
public class MiniDuckSimulator {
public static void main(String[] args) {
Duck mallard = new MallardDuck();
mallard.performQuack();
mallard.performFly();
Duck model = new ModelDuck();
//第一次调用performFly() 会被委托给flyBehavior对象（也就是FlyNoWay对象），该对象是在模型鸭构造器中设置的。
model.performFly();
//这会调用继承来的setter 方法，把火箭动力飞行的行为设定到模型鸭中。哇咧！ 模型鸭突然具有火箭动力飞行能力。
model.setFlyBehavior(new FlyRocketPowered());
//如果成功了， 就意味着模型鸭动态地改变行为。如果把行为的实现绑死在鸭子类中， 可就无法做到这样。
model.performFly();
}
}
运行一下，看下结果

 I’m a real Mallard duck
Quack
I’m flying!!
I’m a model duck
I can’t fly
I’m flying with a rocket!

  如同本例一般，当你将两个类结合起来使用，这就是组合（composition）。这种作法和『继承』不同的地方在于，

鸭子的行为不是继承而来，而是和适当的行为对象『组合』而来。
这是一个很重要的技巧。其实是使用了策略模式中的第三个设计原则， 多用组合，少用继承。
现在来总结一下，鸭子的行为被放在分开的类中，此类专门提供某行为的实现。
这样，鸭子类就不再需要知道行为的实现细节。
鸭子类不会负责实现Flyable与Quackable接口，反而是由其他类专门实现FlyBehavior与QuackBehavior，
这就称为「行为」类。由行为类实现行为接口，而不是由Duck类实现行为接口。
这样的作法迥异于以往，行为不再是由继承Duck超类的具体实现而来， 或是继承某个接口并由子类自行实现而来。
(这两种作法都是依赖于「实现」， 我们被实现绑得死死的， 没办法更改行为,除非写更多代码)。
在我们的新设计中， 鸭子的子类使用接口（ FlyBehavior与QuackBehavior）所表示的行为，所以实际的实现不会被
绑死在鸭子的子类中。（ 换句话说， 特定的实现代码位于实现FlyBehavior与QuakcBehavior的特定类中）,这样我们就获得了更大的灵活性和可扩展性。
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