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Java设计模式实战：策略模式在SimUDuck问题中的应用

news 来源：原创 2025/9/13 0:41:10

一、前言

在面向对象编程中，设计模式是解决常见问题的可重用方案。今天，我将通过经典的SimUDuck问题，向大家展示如何使用策略模式(Strategy Pattern)来设计灵活、可扩展的鸭子模拟程序。

二、问题描述

SimUDuck是一个模拟鸭子行为的程序。最初的设计是有一个Duck超类，各种鸭子（如绿头鸭、红头鸭等）继承这个超类。但随着需求变化，需要让某些鸭子能飞，某些不能飞，某些鸭子发出"嘎嘎"叫，某些发出"吱吱"叫，甚至有些根本不叫。如果简单使用继承来实现这些行为，会导致代码难以维护和扩展。

三、解决方案：策略模式

策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

UML类图分析

根据提供的UML图，我们可以看到以下结构：

Duck类：作为所有鸭子的基类，包含两个行为接口的引用（FlyBehavior和QuackBehavior）
具体鸭子类：MallardDuck、RedheadDuck、RubberDuck、DecoyDuck等
行为接口：
- FlyBehavior：飞行行为接口
- QuackBehavior：叫声行为接口
具体行为实现类：
- FlyWithWings、FlyNoWay：飞行行为实现
- Quack、Squeak、MuteQuack：叫声行为实现

四、Java代码实现

// 飞行行为接口
public interface FlyBehavior {void fly();
}// 具体飞行行为实现
public class FlyWithWings implements FlyBehavior {@Overridepublic void fly() {System.out.println("I'm flying with wings!");}
}public class FlyNoWay implements FlyBehavior {@Overridepublic void fly() {System.out.println("I can't fly!");}
}// 叫声行为接口
public interface QuackBehavior {void quack();
}// 具体叫声行为实现
public class Quack implements QuackBehavior {@Overridepublic void quack() {System.out.println("Quack!");}
}public class Squeak implements QuackBehavior {@Overridepublic void quack() {System.out.println("Squeak!");}
}public class MuteQuack implements QuackBehavior {@Overridepublic void quack() {System.out.println("<< Silence >>");}
}// 鸭子基类
public abstract class Duck {protected FlyBehavior flyBehavior;protected QuackBehavior quackBehavior;public Duck() {}public abstract void display();public void performFly() {flyBehavior.fly();}public void performQuack() {quackBehavior.quack();}public void swim() {System.out.println("All ducks float, even decoys!");}// 动态设置行为public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb) {flyBehavior = fb;}public void setQuackBehavior(QuackBehavior qb) {quackBehavior = qb;}
}// 具体鸭子实现
public class MallardDuck extends Duck {public MallardDuck() {flyBehavior = new FlyWithWings();quackBehavior = new Quack();}@Overridepublic void display() {System.out.println("I'm a real Mallard duck");}
}public class RedheadDuck extends Duck {public RedheadDuck() {flyBehavior = new FlyWithWings();quackBehavior = new Quack();}@Overridepublic void display() {System.out.println("I'm a real Redhead duck");}
}public class RubberDuck extends Duck {public RubberDuck() {flyBehavior = new FlyNoWay();quackBehavior = new Squeak();}@Overridepublic void display() {System.out.println("I'm a rubber duck");}
}public class DecoyDuck extends Duck {public DecoyDuck() {flyBehavior = new FlyNoWay();quackBehavior = new MuteQuack();}@Overridepublic void display() {System.out.println("I'm a decoy duck");}
}// 测试类
public class MiniDuckSimulator {public static void main(String[] args) {Duck mallard = new MallardDuck();mallard.performQuack();mallard.performFly();Duck model = new DecoyDuck();model.performFly();// 动态改变行为model.setFlyBehavior(new FlyWithWings());model.performFly();}
}

五、设计优势

封装变化：将易变的行为（飞行和叫声）封装到单独的类中
多用组合，少用继承：通过组合方式使用行为，而不是继承
针对接口编程：依赖于抽象（接口），而不是具体实现
运行时动态改变行为：通过setter方法可以在运行时改变鸭子的行为

六、总结

策略模式让我们能够定义一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互相替换。这种模式让算法的变化独立于使用算法的客户，符合"开闭原则"（对扩展开放，对修改关闭）。在SimUDuck问题中，策略模式完美解决了鸭子行为多样化的问题，使系统更加灵活和可扩展。