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設(shè)計引導(dǎo)--一個鴨子游戲引發(fā)的設(shè)計理念(多態(tài),繼承,抽象,接口,策略者模式)

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這篇博文是從實際生活中,提煉出來的設(shè)計理念,它現(xiàn)在是骨架,現(xiàn)在我加以代碼實例,完成程序的血肉,以求讓大家活生生的體會設(shè)計中的精髓。

自從我們學(xué)習(xí)面向?qū)ο缶幊桃詠恚奖懔宋覀兊乃季S思考模式,一個事物具備什么,就以對應(yīng)的屬性及方法加之。

(▽) 沒有什么難的,但是你學(xué)到的是最基礎(chǔ)的語法和連自己都不是很了解的語言,用一段C語言程序,你可以很輕松的把它改成C#,JAVA等,這有什么難的?大多數(shù)程序員們扭曲了C#語言,把C的語法都移植到C#上(在我不了解C#的時候,我自己都這么做過),錯了不可怕,可怕的是錯了還不肯改。
語言是一種工具,學(xué)會了都是想通的,但是設(shè)計思想不同決定了語言的本質(zhì)區(qū)別。
進入正題,一步一步來剖析一個簡單的鴨子游戲程序。
 
首先設(shè)計一個鴨子對象,是不是?大致這樣:
復(fù)制代碼 代碼如下:

public class Duck
{
void quack(){
//...鴨子都會叫
}
void swim(){
//...都會游泳
}
void Display() {
//...外觀
}
}

然后鴨子游戲中有各種鴨子一邊游泳戲水,一邊呷呷叫,各種鴨子都繼承Duck類哦,游戲在預(yù)料之中運行。
 
這應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)的OO(Object Oriented)技術(shù)吧?游戲完美運行中.........
目前鴨子會叫會游泳,都在水里多沒意思?來個創(chuàng)新吧:
 
丑小鴨也能飛上青天??o(∩_∩)o
現(xiàn)在想要鴨子飛,那么就要給鴨子添加一個飛行方法,好比這樣:
復(fù)制代碼 代碼如下:

public class Duck
{
void quack(){
//...鴨子都會叫
}
void swim(){
//...都會游泳
}
void Display() {
//...外觀
}
void Fly() {
//...飛行
}
}

方法已加,游戲中的小鴨子們可以飛咯。
現(xiàn)在問題,才剛剛出現(xiàn):
在演示程序的時候,“橡皮假鴨”在屏幕上飛來飛去,游戲里面有各種各樣的鴨子。
當(dāng)沒有Fly()的時候,小鴨子們可以很平穩(wěn)的運行。在父類中加上Fyl(),會導(dǎo)致所有的子類都具備Fly(),連那些不該具備的子類也無法免除,所以:
對代碼所做的局部修改,影響層面可不只是局部。
看看這張圖,說不定和你的想法不謀而合:
 
覆蓋掉“橡皮鴨”的飛行方式。這是個不錯的選擇,這樣一來,“橡皮鴨”也不會到處亂飛了~~(注意哦“橡皮鴨”會叫的--“吱吱”)。
游戲中現(xiàn)在又加入一種鴨子~問題又來啦~~
現(xiàn)在加入成員是-“誘餌鴨”(DecoyDuck)它是木頭做的假鴨,它不會飛當(dāng)然也不會叫~
OK,現(xiàn)在對于這個新成員,就這么做:
  
繼續(xù)覆蓋它的方法,它只有老老實實的在水里面游!
你們覺得這種繁瑣的工作,什么時候才是個頭呢?鴨子種類無限,你的噩夢無限~繼承這個解決方法,看來果斷不行啊,要換要換。
你覺得這個設(shè)計怎么樣:
我定義一些接口,目前先做兩個,一個Flyable,一個Quackable:
 
Duck類也改掉,只包含兩個方法:Swim(),Display():
 
然后讓不同的子類再繼承Duck類的時候,分別實現(xiàn)一下Fly()和Quack(),接口也用上了,你覺得怎么樣?
好像有點用,但是,再換個大的角度想,子類繼承實現(xiàn)的那些Fly(),Quack()都是些重復(fù)代碼,然而,重復(fù)代碼是可以接受的,但是,在你維護的時候,假如有30個Duck子類吧,要稍稍修改一下那個Fly(),有沒有覺得可維護性瞬間就低到下限?

在這個新的設(shè)計方法中,雖然解決了“一部分”問題,但是,這造成了代碼無法復(fù)用!有沒有覺得?還有更可怕的哦,會飛的鴨子,那飛行動作可不是千篇一律的,來個空翻360°旋轉(zhuǎn)這個動作,你又要怎么做?o(∩_∩)o

不管你在何處工作,用何種編程語言,在軟件開發(fā)上,一直伴隨你的那個不變真理是什么? (把你想到的答案,寫在評論上吧^_^,期待你的回答)
把這個先前的設(shè)計都清零……
現(xiàn)在我們知道使用繼承并不能很好的解決問題,因為鴨子的行為在子類里不斷地改變,并且讓那些子類都有這些行為是不恰當(dāng)?shù)?,F(xiàn)lyable和Quackable接口似乎不錯,解決了問題(只有會飛的鴨子才繼承Flyable),但是這依舊讓你有很多任務(wù)去做,你依舊不能做到代碼復(fù)用,你在維護的時候,依舊要往下追蹤,一 一去修改對應(yīng)的行為。
對于這個問題,現(xiàn)在真正有個設(shè)計原則,能解決這個問題,它能實現(xiàn)代碼復(fù)用,能添加和修改使系統(tǒng)變得更有彈性。
設(shè)計原則
找出應(yīng)用中可能需要變化之處,把它們獨立出來,不要和那些不需要變化的代碼混在一起。
這是些理論知識,對于骨架,我會豐滿出它的羽翼。繼續(xù)看吧,你會有收獲!
現(xiàn)在,是時候取出Duck類中的變化的部分了!

目前可變的是fly和quack相關(guān)部分,它們會變化,現(xiàn)在單獨把這兩個行為從Duck類中分開,建立一種組新類代表每個行為。
先做個飛行行為的接口:
public interface FlyBehavior
{
void Fly();
}
呷呷叫行為的接口:
public interface QuackBehavior
{
void quack();
}
是否聽說過這么一個設(shè)計理念
針對接口編程,而不是針對實現(xiàn)編程。
而“針對接口編程”真正的意思是“針對抽象類編程”。
“針對接口編程”的關(guān)鍵就在多態(tài)。利用多態(tài),程序可以在針對抽象類編程,執(zhí)行時會根據(jù)實際狀況執(zhí)行到真正的行為,不會被綁死在抽象類的行為上。
再深挖一點,“針對抽象類編程”這句話,可以更明確地說成“變量的聲明類型,應(yīng)該是抽象類型,這可以是一個抽象類,或是一個接口”!不理解沒關(guān)系!接下來我們用程序來讓大家慢慢吃透這個概念!
舉個傳統(tǒng)的例子
針對實現(xiàn)編程:
Dog d = new Dog();
d.bark();//“汪汪”叫行為
針對接口或抽象類編程:
Animal animal = new Dog();
animal.makeSound();//這個方法實現(xiàn)“汪汪”叫
這個不明白?沒關(guān)系,有圖:

現(xiàn)在讓我們來重新實現(xiàn)鴨子游戲中的設(shè)計吧!
先設(shè)計飛行行為:
復(fù)制代碼 代碼如下:

class FlyWithWings:FlyBehavior
{
public void Fly()
{
Console.WriteLine("我會飛啦~!");
}
}
class FlyNoWay : FlyBehavior
{
public void Fly() {
//什么都不做,它不會飛
}
}

我把兩個類放在一起了,這方便大家閱讀,實際上應(yīng)該分開的。
再看看“呷呷”叫行為:
復(fù)制代碼 代碼如下:

class Quack : QuackBehavior
{
public void quack()
{
Console.WriteLine("呷呷!");
}
}
class Squeak : QuackBehavior
{
public void quack() {
Console.WriteLine("吱吱!");//橡皮鴨
}
}
class MuteQuack:QuackBehavior
{
public void quack()
{
Console.WriteLine(".......");//"誘餌鴨"不會叫
}
}

行為做好了~來實現(xiàn)Duck類
復(fù)制代碼 代碼如下:

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(){}
}

結(jié)構(gòu)很簡單,不是嗎?定義QuackBehavior,F(xiàn)lyBehavior,每只鴨子都會引用實現(xiàn)QuackBehavior接口對象,讓它們來處理鴨子的行為。

想要呷呷叫的效果,就要quackbehavior對象去呷呷叫就可以了,我們現(xiàn)在不用再關(guān)心quackbehavior接口的對象是什么,只要關(guān)系Duck如何叫就行了。
這個quackbehavior接口可以重用了哦。有沒有發(fā)現(xiàn)?在什么地方可以重用呢?思考下,我后面再提。
好了,現(xiàn)在來具體實現(xiàn)鴨子實體了:
復(fù)制代碼 代碼如下:

public class MallarDuck : Duck
{
public MallarDuck() {
quackbehavior = new Quack();
flybehavior = new FlyWithWings();
}
public override void Display()
{
Console.WriteLine("我是一只美麗的綠頭鴨!");
}
}

o(∩_∩)o大功就要告成了, 看Program:
復(fù)制代碼 代碼如下:

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

一目了然,這個程序要做什么,怎么做,很簡單吧?
看看運行結(jié)果:
 
代碼也貼完了,程序確實可以運行,現(xiàn)在看下這個設(shè)計的最后一個概念:
多用組合,少用繼承。

正如你看見的,使用組合建立系統(tǒng)具有很大的彈性,不僅僅將算法族封裝成類,更可以在“運行時動態(tài)地改變行為”。

不知道什么是“運行時動態(tài)地改變行為”?
好,那我再演示一個,就拿那美麗的綠頭鴨做例子:
Duck類最新修改:
復(fù)制代碼 代碼如下:

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)//額外添加
{
flybehavior = flyb;
}
}

然后我再添加一個火箭動力:
復(fù)制代碼 代碼如下:

class FlyRockePowered : FlyBehavior
{
public void Fly()
{
Console.WriteLine("打了雞血!4200米/秒,加速飛行!");
}
}

看看Program:
復(fù)制代碼 代碼如下:

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();
}
}

結(jié)果:
 
動態(tài)添加了吧?修改一下很容易吧?
至于那個quackbehavior接口重用問題
鴨鳴器知道吧?獵人用這個東西模擬鴨子叫,引誘野鴨,這個不是個很好的重用嗎?o(∩_∩)o 更多重用只局限于你的想象~
如果你認(rèn)真看完了這個,那么下面這個獎?wù)率墙o予你的:
你學(xué)會了策略者設(shè)計模式o(∩_∩)o
你再也不用擔(dān)心系統(tǒng)遇到任何變化
策略者模式
定義了算法族,分別封裝起來,讓它們之間可以相互替換,此模式讓算法的變化獨立于使用算法的用戶。
看完啦,如果覺得還不錯,就點下推薦吧。o(∩_∩)o 這是對我的支持,謝謝

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