1 IGame遊戲公司的故事

1.1 討論會

話說有一個叫IGame的遊戲公司，正在開發一款ARPG遊戲（動作&角色扮演類遊戲，如魔獸世界、夢幻西遊這一類的遊戲）。一般這類遊戲都有一個基本的功能，就是打怪（玩家攻擊怪物，藉此獲得經驗、虛擬貨幣和虛擬裝備），並且根據玩家角色所裝備的武器不同，攻擊效果也不同。這天，IGame公司的開發小組正在開會對打怪功能中的某一個功能點如何實現進行討論，他們面前的大螢幕上是這樣一份需求描述的ppt：

圖1.1 需求描述ppt

各個開發人員，面對這份需求，展開了熱烈的討論，下面我們看看討論會上都發生了什麼。

1.2 實習生小李的實現方式

在經過一番討論後，專案組長Peter覺得有必要整理一下各方的意見，他首先詢問小李的看法。小李是某學校計算機系大三學生，對遊戲開發特別感興趣，目前是IGame公司的一名實習生。

經過短暫的思考，小李闡述了自己的意見：

“我認為，這個需求可以這麼實現。HP當然是怪物的一個屬性成員，而武器是角色的一個屬性成員，型別可以使字串，用於描述目前角色所裝備的武器。角色類有一個攻擊方法，以被攻擊怪物為引數，當實施一次攻擊時，攻擊方法被呼叫，而這個方法首先判斷當前角色裝備了什麼武器，然後據此對被攻擊怪物的HP進行操作，以產生不同效果。”

而在闡述完後，小李也飛快的在自己的電腦上寫了一個Demo，來演示他的想法，Demo程式碼如下。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace IGameLi
{
    /// <summary>
    /// 怪物
    /// </summary>
    internal sealed class Monster
    {
        /// <summary>
        /// 怪物的名字
        /// </summary>
        public String Name { get; set; }
 
        /// <summary>
        /// 怪物的生命值
        /// </summary>
        public Int32 HP { get; set; }
 
        public Monster(String name,Int32 hp)
        {
            this.Name = name;
            this.HP = hp;
        }
    }
}
 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace IGameLi
{
    /// <summary>
    /// 角色
    /// </summary>
    internal sealed class Role
    {
        private Random _random = new Random();
 
        /// <summary>
        /// 表示角色目前所持武器的字串
        /// </summary>
        public String WeaponTag { get; set; }
 
        /// <summary>
        /// 攻擊怪物
        /// </summary>
        /// <param name="monster">被攻擊的怪物</param>
        public void Attack(Monster monster)
        {
            if (monster.HP <= 0)
            {
                Console.WriteLine("此怪物已死");
                return;
            }
 
            if ("WoodSword" == this.WeaponTag)
            {
                monster.HP -= 20;
                if (monster.HP <= 0)
                {
                    Console.WriteLine("攻擊成功！怪物" + monster.Name + "已死亡");
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine("攻擊成功！怪物" + monster.Name + "損失20HP");
                }
            }
            else if ("IronSword" == this.WeaponTag)
            {
                monster.HP -= 50;
                if (monster.HP <= 0)
                {
                    Console.WriteLine("攻擊成功！怪物" + monster.Name + "已死亡");
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine("攻擊成功！怪物" + monster.Name + "損失50HP");
                }
            }
            else if ("MagicSword" == this.WeaponTag)
            {
                Int32 loss = (_random.NextDouble() < 0.5) ? 100 : 200;
                monster.HP -= loss;
                if (200 == loss)
                {
                    Console.WriteLine("出現暴擊！！！");
                }
 
                if (monster.HP <= 0)
                {
                    Console.WriteLine("攻擊成功！怪物" + monster.Name + "已死亡");
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine("攻擊成功！怪物" + monster.Name + "損失" + loss + "HP");
                }
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("角色手裡沒有武器，無法攻擊！");
            }
        }
    }
}
 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace IGameLi
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //生成怪物
            Monster monster1 = new Monster("小怪A", 50);
            Monster monster2 = new Monster("小怪B", 50);
            Monster monster3 = new Monster("關主", 200);
            Monster monster4 = new Monster("最終Boss", 1000);
 
            //生成角色
            Role role = new Role();
 
            //木劍攻擊
            role.WeaponTag = "WoodSword";
            role.Attack(monster1);
 
            //鐵劍攻擊
            role.WeaponTag = "IronSword";
            role.Attack(monster2);
            role.Attack(monster3);
 
            //魔劍攻擊
            role.WeaponTag = "MagicSword";
            role.Attack(monster3);
            role.Attack(monster4);
            role.Attack(monster4);
            role.Attack(monster4);
            role.Attack(monster4);
            role.Attack(monster4);
 
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

程式執行結果如下：

圖1.2 小李程式的執行結果

1.3 架構師的建議

小李闡述完自己的想法並演示了Demo後，專案組長Peter首先肯定了小李的思考能力、程式設計能力以及初步的面向物件分析與設計的思想，並承認小李的程式正確完成了需求中的功能。但同時，Peter也指出小李的設計存在一些問題，他請小於講一下自己的看法。

小於是一名有五年軟體架構經驗的架構師，對軟體架構、設計模式和麵向物件思想有較深入的認識。他向Peter點了點頭，發表了自己的看法：

“小李的思考能力是不錯的，有著基本的面向物件分析設計能力，並且程式正確完成了所需要的功能。不過，這裡我想從架構角度，簡要說一下我認為這個設計中存在的問題。

首先，小李設計的Role類的Attack方法很長，並且方法中有一個冗長的if…else結構，且每個分支的程式碼的業務邏輯很相似，只是很少的地方不同。

再者，我認為這個設計比較大的一個問題是，違反了OCP原則。在這個設計中，如果以後我們增加一個新的武器，如倚天劍，每次攻擊損失500HP，那麼，我們就要開啟Role，修改Attack方法。而我們的程式碼應該是對修改關閉的，當有新武器加入的時候，應該使用擴充套件完成，避免修改已有程式碼。

一般來說，當一個方法裡面出現冗長的if…else或switch…case結構，且每個分支程式碼業務相似時，往往預示這裡應該引入多型性來解決問題。而這裡，如果把不同武器攻擊看成一個策略，那麼引入策略模式（Strategy Pattern）是明智的選擇。

最後說一個小的問題，被攻擊後，減HP、死亡判斷等都是怪物的職責，這裡放在Role中有些不當。”

Tip：OCP原則，即開放關閉原則，指設計應該對擴充套件開放，對修改關閉。

Tip：策略模式，英文名Strategy Pattern，指定義演算法族，分別封裝起來，讓他們之間可以相互替換，此模式使得演算法的變化獨立於客戶。

小於邊說，邊畫了一幅UML類圖，用於直觀表示他的思想。

圖1.3 小於的設計

Peter讓小李按照小於的設計重構Demo，小李看了看小於的設計圖，很快完成。相關程式碼如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace IGameLiAdv
{
    internal interface IAttackStrategy
    {
        void AttackTarget(Monster monster);
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace IGameLiAdv
{
    internal sealed class WoodSword : IAttackStrategy
    {
        public void AttackTarget(Monster monster)
        {
            monster.Notify(20);
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace IGameLiAdv
{
    internal sealed class IronSword : IAttackStrategy
    {
        public void AttackTarget(Monster monster)
        {
            monster.Notify(50);
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace IGameLiAdv
{
    internal sealed class MagicSword : IAttackStrategy
    {
        private Random _random = new Random();
 
        public void AttackTarget(Monster monster)
        {
            Int32 loss = (_random.NextDouble() < 0.5) ? 100 : 200;
            if (200 == loss)
            {
                Console.WriteLine("出現暴擊！！！");
            }
            monster.Notify(loss);
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace IGameLiAdv
{
    /// <summary>
    /// 怪物
    /// </summary>
    internal sealed class Monster
    {
        /// <summary>
        /// 怪物的名字
        /// </summary>
        public String Name { get; set; }
 
        /// <summary>
        /// 怪物的生命值
        /// </summary>
        private Int32 HP { get; set; }
 
        public Monster(String name,Int32 hp)
        {
            this.Name = name;
            this.HP = hp;
        }
 
        /// <summary>
        /// 怪物被攻擊時，被呼叫的方法，用來處理被攻擊後的狀態更改
        /// </summary>
        /// <param name="loss">此次攻擊損失的HP</param>
        public void Notify(Int32 loss)
        {
            if (this.HP <= 0)
            {
                Console.WriteLine("此怪物已死");
                return;
            }
 
            this.HP -= loss;
            if (this.HP <= 0)
            {
                Console.WriteLine("怪物" + this.Name + "被打死");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("怪物" + this.Name + "損失" + loss + "HP");
            }
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace IGameLiAdv
{
    /// <summary>
    /// 角色
    /// </summary>
    internal sealed class Role
    {
        /// <summary>
        /// 表示角色目前所持武器
        /// </summary>
        public IAttackStrategy Weapon { get; set; }
 
        /// <summary>
        /// 攻擊怪物
        /// </summary>
        /// <param name="monster">被攻擊的怪物</param>
        public void Attack(Monster monster)
        {
            this.Weapon.AttackTarget(monster);
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace IGameLiAdv
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //生成怪物
            Monster monster1 = new Monster("小怪A", 50);
            Monster monster2 = new Monster("小怪B", 50);
            Monster monster3 = new Monster("關主", 200);
            Monster monster4 = new Monster("最終Boss", 1000);
 
            //生成角色
            Role role = new Role();
 
            //木劍攻擊
            role.Weapon = new WoodSword();
            role.Attack(monster1);
 
            //鐵劍攻擊
            role.Weapon = new IronSword();
            role.Attack(monster2);
            role.Attack(monster3);
 
            //魔劍攻擊
            role.Weapon = new MagicSword();
            role.Attack(monster3);
            role.Attack(monster4);
            role.Attack(monster4);
            role.Attack(monster4);
            role.Attack(monster4);
            role.Attack(monster4);
 
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

編譯執行以上程式碼，得到的執行結果與上一版本程式碼基本一致。

1.4 小李的小結

Peter顯然對改進後的程式碼比較滿意，他讓小李對照兩份設計和程式碼，進行一個小結。小李簡略思考了一下，並結合小於對一次設計指出的不足，說道：

“我認為，改進後的程式碼有如下優點：

第一，雖然類的數量增加了，但是每個類中方法的程式碼都非常短，沒有了以前Attack方法那種很長的方法，也沒有了冗長的if…else，程式碼結構變得很清晰。

第二，類的職責更明確了。在第一個設計中，Role不但負責攻擊，還負責給怪物減少HP和判斷怪物是否已死。這明顯不應該是Role的職責，改進後的程式碼將這兩個職責移入Monster內，使得職責明確，提高了類的內聚性。

第三，引入Strategy模式後，不但消除了重複性程式碼，更重要的是，使得設計符合了OCP。如果以後要加一個新武器，只要新建一個類，實現IAttackStrategy介面，當角色需要裝備這個新武器時，客戶程式碼只要例項化一個新武器類，並賦給Role的Weapon成員就可以了，已有的Role和Monster程式碼都不用改動。這樣就實現了對擴充套件開發，對修改關閉。”

Peter和小於聽後都很滿意，認為小李總結的非常出色。

IGame公司的討論會還在進行著，內容是非常精彩，不過我們先聽到這裡，因為，接下來，我們要對其中某些問題進行一點探討。別忘了，本文的主題可是依賴注入，這個主角還沒登場呢！讓主角等太久可不好。