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

目录

1. 前言

2. 什么是策略模式

3. 案例背景：虚拟仿真实验中的加热策略

4. 案例效果图（示意）

5. 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

6. 运行流程

7. 注意事项总结

8. 扩展思考

9. 总结

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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。

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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

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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

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4. 案例效果图（示意）

[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

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5. 代码实现

5.1 策略接口：IHeatingStrategy

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

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5.2 具体策略类

慢速加热

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

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

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

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5.3 上下文类：WaterHeaterContext

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}℃");}}
}

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5.4 UI 控制：策略选择按钮

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()));}
}

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6. 运行流程

1. 初始水温 20℃

2. 玩家点击策略按钮 → 设置不同加热策略

3. Update() 调用策略类的 Heat() 方法计算温度

4. UI 或日志显示实时温度

5. 可随时切换策略 → 水温变化行为动态改变

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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

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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）

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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。