策略者模式(代码实践C++/Java/Python)————设计模式学习笔记
文章目录
- 1 设计目标
- 2 Java
- 2.1 涉及知识点
- 2.2 实现
- 2.2.1 实现两个接口飞行为和叫行为
- 2.2.2 实现Duck抽象基类(把行为接口作为类成员)
- 2.2.3 实现接口飞行为和叫行为的具体行为
- 2.2.4 具体实现鸭子
- 2.2.5 模型调用
- 3 C++(用到了大量C++2.0的知识)
- 3.1 涉及知识点
- 3.2 实现
- 3.2.1 实现飞行为和叫行为接口
- 3.2.2 实现Duck基类(使用委托/组合,把指向抽象接口类的指针作为类成员)
- 3.2.3 实现接口类的飞行为和叫行为
- 3.2.4 实现具体的鸭子行为
- 3.2.5 具体调用
- 4 Python实现
- 4.1 涉及知识点
- 4.2 实现代码
- 4.2.1 实现两个接口飞行为和叫行为
- 4.2.2 实现Duck抽象基类(把行为接口作为类成员)
- 4.2.3 实现接口飞行为和叫行为的具体行为
- 4.2.4 具体实现鸭子
- 4.2.5 模型调用
- 5 完整代码
- 6 其他知识阅读(快速入门)
1 设计目标
此篇为实现篇下,如果对策略者模式不熟,可以看知识点篇上。
实现要求:鸭子共有三种行为,游泳行为(所有鸭子都会),飞行行为(能飞/不能飞/具有火箭动力的飞行),叫声行为(嘎嘎叫/吱吱叫/什么都不会叫),不同具体鸭子(绿头鸭/模型鸭/…)飞行行为和叫声行为可能不一样。
2 Java
2.1 涉及知识点
- 接口(interface):定义一种方法约束
- 继承(extend):子类会具有父类的一般特性也会具有自身的特性,提高代码复用性。
区别:
修饰符不同:接口使用interface修饰,继承使用extends修饰。
多继承方式不同:接口支持多继承,继承只支持单继承。
定义方式不同:接口只能定义全局常量和抽象方法,继承可以定义属性、方法、变量、常量等。
作用不同:接口是一种约束,类实现接口就一定要实现它所有的方法;继承是一种扩展,继承了类,它的私有成员以外的成员变量和成员方法子类都将拥有。
- 组合(委托):把A类作为B类的成员变量,具体实现在A类中,B类对外暴露调用接口,解耦合。
- 抽象基类:不能实例化,只能作为类模版,子类需要实现起抽象方法。
- 构造函数:类的初始化方法。
2.2 实现
2.2.1 实现两个接口飞行为和叫行为
public interface FlyBehavior {public void fly();
}public interface QuackBehavior {public void quack();
}
2.2.2 实现Duck抽象基类(把行为接口作为类成员)
package com.jiangxue.strategy;public abstract class Duck {//组合(委托):策略类作为抽象基类的成员变量QuackBehavior quackBehavior;FlyBehavior flyBehavior;//定义抽象方法:子类必须要实现public abstract void display();//调用类成员的方法public void performQuack(){quackBehavior.quack();;}public void performFly(){flyBehavior.fly();}//所有子类都有的共有行为public void swim(){System.out.println("All ducks float, even decoys");}//setter方法设置鸭子行为(运行时改变行为)public void setFlyBehavior(FlyBehavior fb){flyBehavior = fb;}public void setQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior) {this.quackBehavior = quackBehavior;}
}
2.2.3 实现接口飞行为和叫行为的具体行为
- 具体实现飞行为接口:
public class FlyWithWings implements FlyBehavior{@Overridepublic void fly(){System.out.println("I'm flying");}
}public class FlyNoWay implements FlyBehavior{@Overridepublic void fly() {System.out.println("I can't fly");}
}public class FlyRocketPowered implements FlyBehavior{@Overridepublic void fly() {System.out.println("I'm fly with rocket!");}
}
- 具体实现叫行为接口:
public class Quack implements QuackBehavior{@Overridepublic void quack() {System.out.println("Quack");}
}public class MuteQuack implements QuackBehavior{@Overridepublic void quack() {System.out.println("<<Silence>>");}
}public class Squeak implements QuackBehavior{@Overridepublic void quack() {System.out.println("Squack");}
}
2.2.4 具体实现鸭子
- 实现绿头鸭
public class MallardDuck extends Duck{//重新构造函数public MallardDuck(){quackBehavior = new Quack();flyBehavior = new FlyWithWings();}public void display(){System.out.println("I'm a real Mallard duck");}
}
- 实现模型鸭:
public class ModelDuck extends Duck{public ModelDuck(){flyBehavior = new FlyNoWay();quackBehavior = new Quack();}@Overridepublic void display() {System.out.println("I'm a model duck");}
}
2.2.5 模型调用
public class Test {public static void main(String[] args) {//示例1Duck mallardDuck = new MallardDuck();mallardDuck.performQuack();mallardDuck.performFly();//示例2Duck model = new ModelDuck();model.performFly();//改变飞行行为model.setFlyBehavior(new FlyRocketPowered());model.performFly();; }
}
3 C++(用到了大量C++2.0的知识)
3.1 涉及知识点
- 纯虚函数(用于实现接口)【virtua和= 0】:在基类中声明的虚函数,它在基类中没有定义,但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。有纯虚函数的类是抽象类,不能生成对象,只能派生。
- virtual析构函数:当父类指针指向子类对象时,执行释放操作,子类对象也会被释放掉。
- explicit:该构造函数只能显式调用,禁止隐式转换。
- &&(右值引用):结合了移动语义和完美转发;可以绑定到临时对象。
- 移动语义:不复制对象,而只是让新的对象名指向原对象名所指对象,并且将原对象所指的置空。
- 完美转发:可以撰写接受任意参数的函数模版,并将其转发到其他函数,目标函数会接受与其转发函数所接受的完全相同的参数。
- std::move(把实参强制转换为右值):无条件地右值类型的强制类型转换;
- std::forward:仅对绑定到右值的引用实施向右值类型的强制转换。
- 针对右值引用实施std::move,万能引用实施std::forward
- 智能指针unique_ptr:独占对象,不允许复制;动态管理分配对象的生命周期。
- make_unique函数:动态分配指定类型的内存,并返回一个指向分配内存的唯一指针。
- 子类继承父类的构造:不能直接从初始化列表初始化基类成员,应该使用父类的构造函数。
- 公有继承:基类的公有成员和保护成员的访问属性在派生类中不变
3.2 实现
3.2.1 实现飞行为和叫行为接口
class QuackBehavior{
public://纯虚函数只有函数的名字而不具备函数的功能,不能被调用,要求任何派生类都要定义自己的实现方法//有纯虚函数的类是抽象类,不能生成对象,只能派生。virtual void quack() const = 0;//virtual析构函数好处:当父类指针指向子类对象时,执行释放操作,子类对象也会被释放掉virtual ~QuackBehavior() =default;
};class FlyBehavior{
public:virtual void fly() const = 0;virtual ~FlyBehavior() = default;
};
3.2.2 实现Duck基类(使用委托/组合,把指向抽象接口类的指针作为类成员)
#include <memory>
#include "FlyBehavior.h"
#include "QuackBehavior.h"
#include <iostream>class Duck {
protected://智能指针unique_ptr:独占对象,不允许复制;动态管理分配对象的生命周期std::unique_ptr<FlyBehavior> _flyBehavior;std::unique_ptr<QuackBehavior> _quackBehavior;
public://explicit表示该构造函数只能显式调用,禁止隐式转换。/** 移动语义:不复制对象,而只是让新的对象名指向原对象名所指对象,并且将原对象所指的置空。* 完美转发:可以撰写接受任意参数的函数模版,并将其转发到其他函数,目标函数会接受与其转发函数所接受的完全相同的参数。* &&(右值引用):结合了移动语义和完美转发;可以绑定到临时对象。* std::move(把实参强制转换为右值):无条件地右值类型的强制类型转换;* std::forward:仅对绑定到右值的引用实施向右值类型的强制转换。* 针对右值引用实施std::move,万能引用实施std::forward*/explicit Duck(std::unique_ptr<FlyBehavior> &&flyBehavior ={},std::unique_ptr<QuackBehavior> &&quackBehavior={}):_flyBehavior(std::move(flyBehavior)),_quackBehavior(std::move(quackBehavior)){}//上下文允许在运行时替换策略对象。void setFlyBehavior(std::unique_ptr<FlyBehavior>&&flyBehavior){_flyBehavior = std::move(flyBehavior);}void setQuackBehavior(std::unique_ptr<QuackBehavior>&&quackBehavior){_quackBehavior = std::move(quackBehavior);}//执行飞void performFly() const{_flyBehavior->fly();}//执行叫void performQuack() const{_quackBehavior->quack();}void swim() const{std::cout<<"All ducks float, even decoys"<<std::endl;}virtual void display() const = 0;};
3.2.3 实现接口类的飞行为和叫行为
- 实现飞行为:
#include <iostream>
#include "FlyBehavior.h"//公有继承:基类的公有成员和保护成员的访问属性在派生类中不变
class FlyWithWings: public FlyBehavior{
public:void fly() const override{std::cout<<"I'm flying"<<std::endl;}
};class FlyNoWay: public FlyBehavior{
public:void fly() const override{std::cout<<"I can't fly"<<std::endl;}
};class FlyRocketPowered : public FlyBehavior{
public:void fly() const override{std::cout<<"I'm fly with rocket!"<<std::endl;}
};
- 实现叫行为:
#include "QuackBehavior.h"
#include <iostream>class Quack: public QuackBehavior{void quack() const override{std::cout<<"quack"<<std::endl;}
};class MuteQuack : public QuackBehavior{
public:void quack() const override{std::cout<<"<<Silence>>"<<std::endl;}
};class Squeak: public QuackBehavior{void quack() const override{std::cout<<"Squack"<<std::endl;}
};
3.2.4 实现具体的鸭子行为
- 绿头鸭
#include "Duck.h"
#include "Quack.h"
#include "FlyWithWings.h"
#include <iostream>class MallardDuck : public Duck{
public://子类继承父类的构造//不能直接从初始化列表初始化基类成员,应该使用父类的构造函数explicit MallardDuck(std::unique_ptr<FlyWithWings>&& flyWithWings ={},std::unique_ptr<Quack>&& quack={}): Duck(std::move(flyWithWings), std::move(quack)){}//虚函数方法重写void display() const override{std::cout<<"I'm a real Mallard duck"<<std::endl;}};
- 模型鸭
#include "Duck.h"
#include "FlyNoWay.h"
#include "Quack.h"class ModelDuck :public Duck{
public:explicit ModelDuck(std::unique_ptr<FlyNoWay>&& flyNoWay,std::unique_ptr<Quack>&& quack): Duck(std::move(flyNoWay), std::move(quack)){}void display() const override{std::cout<<"I'm a model duck"<<std::endl;}};
3.2.5 具体调用
#include "MallardDuck.h"
#include "ModelDuck.h"
#include "FlyRocketPowered.h"void testCode() {//make_unique函数:动态分配指定类型的内存,并返回一个指向分配内存的唯一指针MallardDuck mallardDuck(std::make_unique<FlyWithWings>(),std::make_unique<Quack>());mallardDuck.performQuack();mallardDuck.performFly();ModelDuck modelDuck(std::make_unique<FlyNoWay>(),std::make_unique<Quack>());modelDuck.performFly();modelDuck.setFlyBehavior(std::make_unique<FlyRocketPowered>());modelDuck.performFly();}int main() {testCode();return 0;
}
4 Python实现
4.1 涉及知识点
- 抽象基类(继承ABC):不能被实例化,只能被继承。
- 抽象方法(
@abstractmethod
):继承的子类必须实现的方法。 - 属性(
@property,@flyBehavior.setter
):调用时不需要加(),为的是提供更加友好访问类数据的方式。 - 构造函数(
def __init__
):初始化类成员变量。 - 继承(
super().__init__
):继承父类的属性。 from __future__ import annotations
:允许你在程序中声明变量或函数的类型,并由编译器或其他工具来检查代码的类型是否正确。有助于提高代码的可读性,并且有助于发现类型错误。
4.2 实现代码
4.2.1 实现两个接口飞行为和叫行为
from abc import ABC, abstractmethod# 抽象基类
class FlyBehavior(ABC):# 抽象方法@abstractmethoddef fly(self):passclass QuackBehavior(ABC):@abstractmethoddef quack(self):pass
4.2.2 实现Duck抽象基类(把行为接口作为类成员)
class Duck(ABC):def __init__(self, flyBehavior: FlyBehavior, quackBehavior: QuackBehavior) -> None:self._flyBehavior = flyBehaviorself._quackBehavior = quackBehavior@abstractmethoddef perform(self) -> None:passdef performFly(self) -> None:return self._flyBehavior.fly()def performQuack(self) -> None:return self._quackBehavior.quack()@propertydef flyBehavior(self) -> FlyBehavior:return self._flyBehavior@propertydef quackBehavior(self) -> QuackBehavior:return self._quackBehavior@flyBehavior.setterdef flyBehavior(self, fly: FlyBehavior) -> None:self._flyBehavior = fly@quackBehavior.setterdef quackBehavior(self, quack: QuackBehavior) -> None:self._quackBehavior = quackdef swim(self) -> None:print("All ducks float, even decoys")
4.2.3 实现接口飞行为和叫行为的具体行为
- 具体实现飞行为接口:
class FlyWithWings(FlyBehavior):def fly(self) -> None:print("I'm flying")class FlyNoWay(FlyBehavior):def fly(self) -> None:print("I can't fly")class FlyRocketPowered(FlyBehavior):def fly(self) -> None:print("I'm fly with rocket!")
- 具体实现叫行为接口:
class Quack(QuackBehavior):def quack(self) -> None:print("Quack")class Square(QuackBehavior):def quack(self) -> None:print("Squack")class MuteQuack(QuackBehavior):def quack(self) -> None:print("<<Silence>>")
4.2.4 具体实现鸭子
- 实现绿头鸭
class ModelDuck(Duck):def __init__(self, flyBehavior: FlyNoWay, quackBehavior: Quack) -> None:super().__init__(flyBehavior, quackBehavior)# 下面的初始化方法,并不能继承父类的属性# _flyBehavior = flyBehavior# _quackBehavior = quackBehaviordef perform(self) -> None:print("I'm a model duck")
- 实现模型鸭:
class MallardDuck(Duck):def __int__(self, flyBehavior: FlyWithWings, quackBehavior: Quack) -> None:super().__init__(flyBehavior, quackBehavior)def perform(self) -> None:print("I'm a real Mallard duck")
4.2.5 模型调用
# import sys , os
# base_dir = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
# sys.path.append(base_dir)
# 没有把当前项目加入到PYTHONPATH环境变量from Strategy.duck import *if __name__ == "__main__":mallardDuck = MallardDuck(FlyWithWings(), Quack())mallardDuck.performQuack()mallardDuck.performFly()modelDuck = ModelDuck(FlyNoWay(), Quack())modelDuck.performFly()modelDuck.flyBehavior = FlyRocketPowered()modelDuck.performFly()
5 完整代码
完整的实现代码,见Gitee仓库。如果对您有用的话,欢迎留下star,谢谢。
6 其他知识阅读(快速入门)
Java快速入门
Python快速入门
深入了解C++2.0
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K-means算法是一种无监督学习算法,主要用于数据聚类。其工作原理基于迭代优化,将数据点划分为K个集群,使得每个数据点都属于最近的集群,并且每个集群的中心(质心)是所有属于该集群的数据点的平均值。以下是…...
Excel文件转Asc文件
单个转换 import os import pandas as pdfilename (10)result01-1.xlsx df pd.read_excel(filename) # 读取Excel文件# 将数据保存为ASC格式 asc_filename os.path.splitext(filename)[0] .asc # 获取文件名并替换扩展名 with open(asc_filename, w) as file:# 写入文件…...
【题目】【信息安全管理与评估】2022年国赛高职组“信息安全管理与评估”赛项样题7
【题目】【信息安全管理与评估】2022年国赛高职组“信息安全管理与评估”赛项样题7 信息安全管理与评估 网络系统管理 网络搭建与应用 云计算 软件测试 移动应用开发 任务书,赛题,解析等资料,知识点培训服务 添加博主wx:liuliu548…...
Webrtc 信令服务器实现
webrtc建联流程图 由上图可知,所谓的信令服务器其实就是将peer的offer/candidate/answer传给对端而已。这样的话实现方式就有很多种了,目前普遍的方式HTTP/HTTPS,WS/WSS。像webrtc-demo-peerconnection就是实现HTTP这种方式。本文使用WS&…...