Unity 虚拟仿真实验中设计模式的使用 ——策略模式（Strategy Pattern）

📖 目录

前言
什么是策略模式
案例背景：虚拟仿真实验中的加热策略
案例效果图（示意）
代码实现
- 5.1 策略接口：IHeatingStrategy
- 5.2 具体策略类：SlowHeating / FastHeating / MicrowaveHeating
- 5.3 上下文类：WaterHeaterContext
- 5.4 UI 控制：策略选择按钮
运行流程
注意事项总结
扩展思考
总结

1. 前言

在虚拟仿真实验中，同一个实验对象可能会有 多种行为算法，例如：

水加热可以有慢加热、快速加热、微波加热等不同策略
药剂混合可能有不同混合公式
仪器测量可能有不同精度模式

如果用大量 if-else 或 switch 选择算法，会导致代码难以扩展。

策略模式（Strategy Pattern） 能将算法封装成独立类，在运行时灵活切换。

2. 什么是策略模式

策略模式：定义一系列算法，把每个算法封装起来，并使它们可互换，策略模式让算法独立于使用它的客户端变化。

优点：

算法独立，易扩展
客户端无需知道具体实现
可动态切换行为

3. 案例背景：虚拟仿真实验中的加热策略

实验对象：水壶
加热策略：
1. SlowHeating：慢速升温
2. FastHeating：快速升温
3. MicrowaveHeating：微波加热
用户可选择加热策略，水温变化逻辑由策略决定

4. 案例效果图（示意）

css 复制代码

[慢速加热按钮] → 水温缓慢升高
[快速加热按钮] → 水温快速升高
[微波加热按钮] → 水温瞬间升高

5. 代码实现

5.1 策略接口：IHeatingStrategy

cs 复制代码

public interface IHeatingStrategy
{
    float Heat(float currentTemperature, float deltaTime);
}

5.2 具体策略类

慢速加热

cs 复制代码

using UnityEngine;

public class SlowHeating : IHeatingStrategy
{
    public float Heat(float currentTemperature, float deltaTime)
    {
        return currentTemperature + 5f * deltaTime; // 每秒升温5℃
    }
}

快速加热

cs 复制代码

using UnityEngine;

public class FastHeating : IHeatingStrategy
{
    public float Heat(float currentTemperature, float deltaTime)
    {
        return currentTemperature + 15f * deltaTime; // 每秒升温15℃
    }
}

微波加热

cs 复制代码

using UnityEngine;

public class MicrowaveHeating : IHeatingStrategy
{
    public float Heat(float currentTemperature, float deltaTime)
    {
        return currentTemperature + 50f * deltaTime; // 每秒升温50℃
    }
}

5.3 上下文类：WaterHeaterContext

cs 复制代码

using UnityEngine;

public class WaterHeaterContext : MonoBehaviour
{
    public float Temperature { get; private set; } = 20f;

    private IHeatingStrategy heatingStrategy;

    public void SetStrategy(IHeatingStrategy strategy)
    {
        heatingStrategy = strategy;
        Debug.Log($"当前加热策略：{strategy.GetType().Name}");
    }

    private void Update()
    {
        if (heatingStrategy != null)
        {
            Temperature = heatingStrategy.Heat(Temperature, Time.deltaTime);
            Debug.Log($"水温：{Temperature:F1}℃");
        }
    }
}

5.4 UI 控制：策略选择按钮

cs 复制代码

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class HeatingUI : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private Button slowButton;
    [SerializeField] private Button fastButton;
    [SerializeField] private Button microwaveButton;

    [SerializeField] private WaterHeaterContext waterHeater;

    private void Start()
    {
        slowButton.onClick.AddListener(() =>
            waterHeater.SetStrategy(new SlowHeating())
        );

        fastButton.onClick.AddListener(() =>
            waterHeater.SetStrategy(new FastHeating())
        );

        microwaveButton.onClick.AddListener(() =>
            waterHeater.SetStrategy(new MicrowaveHeating())
        );
    }
}

6. 运行流程

初始水温 20℃
玩家点击策略按钮 → 设置不同加热策略
Update() 调用策略类的 Heat() 方法计算温度
UI 或日志显示实时温度
可随时切换策略 → 水温变化行为动态改变

7. 注意事项总结

策略类单一职责：每个策略只关心自己的计算逻辑
上下文类只调用策略方法，不包含具体算法
动态切换策略 ：通过 SetStrategy() 灵活切换

8. 扩展思考

可以结合 观察者模式，策略变化通知 UI/日志
可以结合 状态模式，根据温度切换 Idle / Heating / Boiling
可以做 策略组合，如混合加热策略（慢+微波）

9. 总结

通过这个虚拟仿真案例，你学会了：

使用 策略模式 动态切换实验对象行为
将算法封装成独立类，易于维护与扩展
与状态模式、观察者模式结合，可构建完整实验仿真框架

👉 策略模式在虚拟实验中非常适合多行为、多算法选择的场景，让实验逻辑清晰且易于扩展。