设计模式（二）——策略模式

前言

前排提示：这是一个学习笔记，参照马士兵老师和韩顺平老师设计模式的视频学习的笔记。记录下来纯为巩固和方便日后的复习！
参考：
韩顺平老师：https://www.bilibili.com/video/BV1G4411c7N4?from=search&seid=15531256878937056259
马士兵老师：https://www.bilibili.com/video/BV1tK411W7xx?from=search&seid=15531256878937056259

设计模式（序）——设计模式初识和原则
设计模式（一）——单例模式
设计模式（二）——策略模式
设计模式（三）——简单工厂和抽象工厂

五、策略模式

5.1初识

思考一

首先写一个能够对int数组进行排序的排序类和一个主类。在排序类中实现排序方法，在主类中初始化数组并将调用排序方法给数组排序。
主类：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {9,2,3,5,7,1,4};
        Sorter sorter = new Sorter();
        sorter.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}

排序类：

public class Sorter {
    public void sort(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            int min = i;
            for (int j = i+1; j < arr.length; j++) {
                min = arr[j]<arr[min]?j:min;
            }
            swap(arr,i,min);
        }
    }
    static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}

问题：如果还要对double类型的数组、float类型的数组进行排序，该如何做？

思考二

再编写一个cat类用于比较两只猫的大小。
Cat类：

public class Cat {
    int weight,height;

    public Cat(int weight,int height){
        this.weight = weight;
        this.height = height;
    }

    /**
     * 定义比较两只猫大小的方法
     */
    public int compareTo(Cat cat){
        if (this.weight<cat.weight){
            return -1;
        }else if (this.weight> cat.weight){
            return -1;
        }else {
            return 0;
        }
    }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Cat{" +
                    "weight=" + weight +
                    ", height=" + height +
                    '}';
        }
}

排序类的改造：

public class Sorter {
    public void sort(Cat[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            int min = i;
            for (int j = i+1; j < arr.length; j++) {
                min = arr[j].compareTo(arr[min])==-1 ? j:min;
            }
            swap(arr,i,min);

        }
    }
    static void swap(Cat[] arr, int i, int j)
    {
        Cat temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}

问题：如果还需要对Dog、Snake进行排序，该如何做？如果要对各种类型的数据或对象排序又该怎么做？

解决问题

首先，既然要对多个对象进行比较，那么排序类中传入的对象不能为指定好的对象，必须改为Object类。

其次，如果传入的类为Object类，但是Object类中并没有compareTo()方法。因此我们这里写一个接口，接口中有compareTo()方法；或者使用Java自带的Comparable接口

为了复习一下泛型，我们还是自己写一个Comparable接口，在接口中写一个compareTo()方法。在对象类中实现Comparable接口，并实现其compareTo()方法。

//修改后的排序类
public class Sorter {
    public void sort(Comparable[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            int min = i;
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                min = arr[j].compareTo(arr[min]) == -1 ? j : min;
            }
            swap(arr, i, min);

        }
    }

    static void swap(Comparable[] arr, int i, int j) {
        Comparable temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}
//Comparable接口
public interface Comparable {
    int compareTo(Object o);
}
//修改需要排序的类
public class Cat implements Comparable{
    int weight,height;

    public Cat(int weight,int height){
        this.weight = weight;
        this.height = height;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Cat{" +
                "weight=" + weight +
                ", height=" + height +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        Cat cat = (Cat) o;
        if (this.weight<cat.weight){
            return -1;
        }else if (this.weight> cat.weight){
            return -1;
        }else {
            return 0;
        }
    }
}
public class Dog implements Comparable{

    private int food;

    public Dog(int food){
        this.food = food;
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        Dog dog = (Dog) o;
        if (this.food<dog.food) {
            return -1;
        }else if (this.food> dog.food){
            return 1;
        }else {
            return 0;
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Dog{" +
                "food=" + food +
                '}';
    }
}

在主类中测试，对Dog类和Cat类进行排序

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
//        int[] a = {9,2,3,5,7,1,4};
//        Cat[] a = {new Cat(3, 3), new Cat(5, 5), new Cat(1, 1)};
        Dog[] a = {new Dog(1),new Dog(3),new Dog(2)};
        Sorter sorter = new Sorter();
        sorter.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}

运行结果：

#Cat
[Cat{weight=1, height=1}, Cat{weight=3, height=3}, Cat{weight=5, height=5}]

Process finished with exit code 0
#Dog
[Dog{food=1}, Dog{food=2}, Dog{food=3}]

Process finished with exit code 0

至此排序类就可以对Cat类和Dog类进行排序了。但是由于每次在Cat类和Dog类中的compareTo()方法中都需要进行强制转换，在强制转换中可能会出现类的错误异常，因此可以引入泛型的概念。
修改comparable接口

public interface Comparable<T> {
    int compareTo(T o);
}

这样就可以在Cat类和Dog类实现Comparable接口时指定T。

//重新修改Dog类
public class Dog implements Comparable<Dog>{

    private int food;

    public Dog(int food){
        this.food = food;
    }

    @Override
    public int compareTo(Dog o) {
        if (this.food<o.food) {
            return -1;
        }else if (this.food> o.food){
            return 1;
        }else {
            return 0;
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Dog{" +
                "food=" + food +
                '}';
    }
}

Cat类同理，在此省略。

总结
通过这个例子我们了解到了如何Comparable接口和泛型的使用，但是这个还不算策略模式。下面我们再继续思考一下，在Cat类中我们定义了weight和height两种属性，而做比较的时候只用到了weight作为比较的基准，如果比较两只猫的大小还需要从height上进行比较呢？又或者需要综合weight和height一起比较呢？

5.2 Comparator比较器

为了解决上述问题，编写一个比较器接口

public interface Comparator<T> {
    int compare(T o1,T o2);
}

编写两个类来实现这个比较器接口，分别实现按Cat的weight来比较大小和Cat的height来比较大小。

public class CatWeightComparator implements Comparator<Cat>{
    @Override
    public int compare(Cat o1, Cat o2) {
        if (o1.weight<o2.weight){
            return -1;
        }else if (o1.weight> o2.weight){
            return 1;
        }else {
            return 0;
        }
    }
}

public class CatheightComparator implements Comparator<Cat>{
    @Override
    public int compare(Cat o1, Cat o2) {
        if (o1.height<o2.height){
            return 1;
        }else if (o1.height> o2.height){
            return -1;
        }else {
            return 0;
        }
    }
}

最后改造排序类

public class Sorter<T> {
    public void sort(T[] arr,Comparator<T> comparator) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            int min = i;
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                min = comparator.compare(arr[j],arr[min]) == -1 ? j : min;
            }
            swap(arr, i, min);

        }
    }

    public void swap(T[] arr, int i, int j) {
        T temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}

在主类测试

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
//        int[] a = {9,2,3,5,7,1,4};
        Cat[] a = {new Cat(3, 3), new Cat(5, 5), new Cat(1, 1)};
//        Dog[] a = {new Dog(1),new Dog(3),new Dog(2)};
        Sorter<Cat> sorter = new Sorter<>();
//        sorter.sort(a,new CatWeightComparator());
        sorter.sort(a,new CatheightComparator());
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}

测试结果：


2-1 按Cat的height比较.png
2-2 按Cat的weight比较.png

5.3 总结

当一个类有多种行为时，后期可能还会增加行为时，我们可以将每一种行为封装起来使其能够相互替换。如我们要出么去一个目的地，可使用的工具有自驾汽车、打车、公交、骑车，未来可能还有地铁等方式，这时每一种出行方式就是一种我们出门的行为，将每种行为封装起来，我们想使用什么方式时就可以调出对应的方式。

优点：

  • 可以随意切换行为
  • 拓展性强，如有新的行为很好添加
  • 省去一些不必要重复的判断

缺点：

  • 如果策略非常多时，暴露出来的类也会非常多
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