设计模式01策略模式

原始代码模型(全部采用继承)

代码

# -.- coding:utf-8 -.-
from __future__ import print_function


class Duck(object):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        self.name = '鸭子'
        self._ = '{}{}{}'

    def display(self):
        raise NotImplementedError

    def _display(self, value):
        value = self._.format(self.name, ': ', value)
        print(value)
        return value

    def quack(self):
        return self._display('呱呱叫')

    def swim(self):
        return self._display('游泳')


class MallardDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(MallardDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '绿头鸭'

    def display(self):
         return self._display('外观是绿头')
         

class RedheadDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(RedheadDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '红头鸭'

    def display(self):
        return self._display('外观是红头')


if __name__ == '__main__':
    mallard_duck = MallardDuck()
    mallard_duck.display()
    mallard_duck.quack()
    print()
    redhead_duck = RedheadDuck()
    redhead_duck.display()
    redhead_duck.quack()

# 显示结果
绿头鸭: 外观是绿头
绿头鸭: 呱呱叫

红头鸭: 外观是红头
红头鸭: 呱呱叫

需求

现在要求增加一个让鸭子飞的功能。（备注：需求要求很模糊）

解决办法

在Duck父类中增加一个fly方法，那么所有的子类都会拥有飞行行为(因为这就是继承)。

# -.- coding:utf-8 -.-
from __future__ import print_function


class Duck(object):

    # 在原来的基础上增加一个fly方法
    def fly(self):
        return self._display('飞行')



# 增加一个橡皮鸭对象
class RubberDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(RubberDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '橡皮鸭'

    def display(self):
        return self._display('外观是橡皮')


if __name__ == '__main__':
    mallard_duck = MallardDuck()
    mallard_duck.display()
    mallard_duck.quack()
    mallard_duck.fly()
    print()
    redhead_duck = RedheadDuck()
    redhead_duck.display()
    redhead_duck.quack()
    redhead_duck.fly()
    print()
    redhead_duck = RubberDuck()
    redhead_duck.display()
    redhead_duck.quack()
    redhead_duck.fly()

# 显示结果
绿头鸭: 外观是绿头
绿头鸭: 呱呱叫
绿头鸭: 飞行

红头鸭: 外观是红头
红头鸭: 呱呱叫
红头鸭: 飞行

橡皮鸭: 外观是橡皮鸭
橡皮鸭: 呱呱叫
橡皮鸭: 飞行

延伸出来的问题

单从功能上来讲，在父类中增加了一个fly方法，那么所有的子类都拥有了fly行为，这是没问题的。但是从业务逻辑的角度来讲，那么并非所有鸭子都能飞(一般像被驯化的家鸭是没有飞行能力了，野鸭一般都能飞，故事中的橡皮鸭不能飞而且叫的声音也不一样，不是呱呱叫而是吱吱叫)。

另外一种尝试

采用继承中的一种特性<覆盖/或者叫多态>来让橡皮鸭自己实现自己的功能。

# -.- coding:utf-8 -.-
from __future__ import print_function


class Duck(object):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        self.name = '鸭子'
        self._ = '{}{}{}'

    def display(self):
        raise NotImplementedError

    def _display(self, value):
        value = self._.format(self.name, ': ', value)
        print(value)
        return value

    def fly(self):
        return self._display('飞行')

    def quack(self):
        return self._display('呱呱叫')

    def swim(self):
        return self._display('游泳')


class MallardDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(MallardDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '绿头鸭'

    def display(self):
        return self._display('外观是绿头')


class RedheadDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(RedheadDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '红头鸭'

    def display(self):
        return self._display('外观是红头')


class RubberDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(RubberDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '橡皮鸭'

    # 覆盖Duck的quack方法
    def quack(self):
        return self._display('吱吱叫')

    # 覆盖Duck的fly方法
    def fly(self):
        return self._display('不能飞行')

    def display(self):
        return self._display('外观是橡皮')


# 增加诱饵鸭
class DecoyDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(DecoyDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '诱饵鸭'

    # 覆盖Duck的quack方法
    def quack(self):
        return self._display('不能叫')

    # 覆盖Duck的fly方法
    def fly(self):
        return self._display('不能飞')

    def display(self):
        return self._display('外观是诱饵')


# 增加模型鸭
class ModelDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(ModelDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '模型鸭'
        
    # 覆盖Duck的quack方法
    def quack(self):
        return self._display('不能叫')

    # 覆盖Duck的fly方法
    def fly(self):
        return self._display('不能飞')

    def display(self):
        return self._display('外观是模型')


if __name__ == '__main__':
    mallard_duck = MallardDuck()
    mallard_duck.display()
    mallard_duck.quack()
    mallard_duck.fly()
    print()
    redhead_duck = RedheadDuck()
    redhead_duck.display()
    redhead_duck.quack()
    redhead_duck.fly()
    print()
    rubber_duck = RubberDuck()
    rubber_duck.display()
    rubber_duck.quack()
    rubber_duck.fly()
    print()
    decoy_duck = DecoyDuck()
    decoy_duck.display()
    decoy_duck.quack()
    decoy_duck.fly()
    print()
    model_duck = ModelDuck()
    model_duck.display()
    model_duck.quack()
    model_duck.fly()
    
# 查看结果
绿头鸭: 外观是绿头
绿头鸭: 呱呱叫
绿头鸭: 飞行

红头鸭: 外观是红头
红头鸭: 呱呱叫
红头鸭: 飞行

橡皮鸭: 外观是橡皮
橡皮鸭: 吱吱叫
橡皮鸭: 不能飞行

诱饵鸭: 外观是诱饵
诱饵鸭: 不能叫
诱饵鸭: 不能飞

模型鸭: 外观是模型
模型鸭: 不能叫
模型鸭: 不能飞

组合+继承

嗯，上面这个尝试确实能解决橡皮鸭不能飞的问题（解决这个问题至少有三种办法：第一种是实现代码都完全在具体的方法中完成，这样就没办法做到代码的复用；第二种是在外部写好函数，相同功能要求的行为调用该函数，但是这种对代码的组织会存在一定的问题，随着项目的不断扩大而变得越来越不容易管理；第三种就是抽象成一个类将类似的实现进行一个合理的归纳。）。目前代码中是有五种鸭子，如果有200种鸭子，其中有15种跟橡皮鸭一样吱吱叫但是要能飞，另外40种跟橡皮鸭一样不能飞行但是要呱呱叫，这种情况该如何复用(每种鸭子类都跟橡皮鸭类一样自己去写一遍实现，我觉得这个坑太大了)？

像这种情况就是典型的行为分类，将<叫>和<飞>的行为剥离出来，然后根据不同的鸭子属性去给予它不同的能力(这种多重的能力在不同鸭子之间的搭配使用就叫做组合)。

代码

# -.- coding:utf-8 -.-
from __future__ import print_function


################################################################################
# Display                                                                      #
################################################################################
class Display(object):

    def __init__(self):
        self._ = '{}{}{}'

    def display(self, name, value):
        value = self._.format(name, ': ', value)
        print(value)
        return value

################################################################################
# Ducks                                                                        #
################################################################################
class Duck(object):

    _ = '{}{}{}'

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        self.name = '鸭子'
        self.fly_behavior = None
        self.quack_behavior = None
        self._display = Display().display

    def display(self):
        raise NotImplementedError

    def fly(self):
        if self.fly_behavior:
            return self.fly_behavior.fly(self.name)
        return self._display(self.name, '飞行')

    def quack(self):
        if self.quack_behavior:
            return self.quack_behavior.quack(self.name)
        return self._display(self.name, '呱呱叫')

    def swim(self):
        return self._display(self.name, '游泳')

    def set_fly_behavior(self, fly_behavior):
        self.fly_behavior = fly_behavior

    def set_quack_behavior(self, quack_behavior):
        self.quack_behavior = quack_behavior


class MallardDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(MallardDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '绿头鸭'

    def display(self):
        return self._display(self.name, '外观是绿头')


class RedheadDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(RedheadDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '红头鸭'

    def display(self):
        return self._display(self.name, '外观是红头')


class RubberDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(RubberDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '橡皮鸭'

    def quack(self):
        return self._display(self.name, '吱吱叫')

    def fly(self):
        return self._display(self.name, '不能飞行')

    def display(self):
        return self._display(self.name, '外观是橡皮')


class DecoyDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(DecoyDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '诱饵鸭'

    def quack(self):
        return self._display(self.name, '不能叫')

    def fly(self):
        return self._display(self.name, '不能飞')

    def display(self):
        return self._display(self.name, '外观是诱饵')


class ModelDuck(Duck):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(ModelDuck, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.name = '模型鸭'

    def quack(self):
        return self._display(self.name, '不能叫')

    def fly(self):
        return self._display(self.name, '不能飞')

    def display(self):
        return self._display(self.name, '外观是模型')


################################################################################
# Quack behaviors                                                              #
################################################################################
class QuackBehavior(object):

    def quack(self, *args, **kwargs):
        raise NotImplementedError


class Quack(QuackBehavior):

    def quack(self, name):
        return Display().display(name, "呱呱叫")


class MuteQuack(QuackBehavior):
    def quack(self, name):
        return Display().display(name, "不能叫")


class Squeak(QuackBehavior):
    def quack(self, name):
        return Display().display(name, "吱吱叫")


class FakeQuack(QuackBehavior):
    def quack(self, name):
        return Display().display(name, "假叫")


################################################################################
# Fly behaviors                                                                #
################################################################################
class FlyBehavior(object):
    def fly(self, *args, **kwargs):
        pass


class FlyWithWings(FlyBehavior):
    def fly(self, name):
        return Display().display(name, "飞行!")


class FlyNoWay(FlyBehavior):
    def fly(self, name):
        return Display().display(name, "不能飞!")


class FlyRocketPowered(FlyBehavior):
    def fly(self, name):
        return Display().display(name, "坐火箭飞!")


if __name__ == '__main__':
    mallard_duck = MallardDuck()
    mallard_duck.display()
    mallard_duck.quack()
    mallard_duck.fly()

    print()
    
    mallard_duck = MallardDuck()
    mallard_duck.display()
    mallard_duck.set_quack_behavior(FakeQuack())
    mallard_duck.set_fly_behavior(FlyRocketPowered())
    mallard_duck.quack()
    mallard_duck.fly()

# 显示结果
绿头鸭: 外观是绿头
绿头鸭: 呱呱叫
绿头鸭: 飞行

绿头鸭: 外观是绿头
绿头鸭: 假叫
绿头鸭: 坐火箭飞!

解决了什么问题

在最后__main__中可以看到，通过剥离出两个行为类之后，可以在运行时灵活通过给定不同类来影响它的最终结果。
这里面的一切都依赖于接口的一致性。

模式总结

策略模式强调的是将性质和行为相似的代码封装起来，让它们之间可以相互替换。

核心理念

在运行时选择操作(Choosing the operations at Runtime).

模式类型

行为模式

设计原则

1. 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。
2. 针对接口编程，而不是针对实现编程。
3. 多用组合，少用继承。

参考

• [x] Head First设计模式
• [x] Head First设计模式Python版源码
• [x] patterns-idioms
• [x] py-patterns