设计模式-策略模式

Posted 2022-12-13 哇小明

序言

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设计模式是编程所要掌握的重要技能，其实这之前这些模式都看过相关例子源代码，但是时间一久，每次别人问起，什么是策略模式，或者其他。总是说不清道不明，后来干脆说我忘记了。后来仔细想来，其实我当初根本不知道什么是策略模式，只是看了定义，看了软件结构，看了例子代码。然而这些远远不够，前辈们总结下来的精华，怎么可能在短短几篇博客或者几页书就能完全掌握呢。深挖其中的精髓，并且能够自己设计出来，才应该是真正的掌握。固然为了模式，而去强行写设计模式，这听起来似乎有点不妥，但是强行写设计模式都写不出来，何谈你懂的设计模式呢。

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定义

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封装一系列算法，并在内部实现可以互相替换，可以让算法独立于使用者而变化。简单点说就是：一家商场，会针对客户的消费等级比如普通客户，高级客户，vip客户对商品进行不同的打折情况。打折情况就是算法的封装，比如vip打折80%，普通客户打折95%。

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软件结构

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Strategy 类作为算法的一个容器，也就是所有具体算法的父类，定义一系列通用接口，一般这个类为虚基类，算法接口定义为纯虚函数，实例话必须通过子类来实现。

CustomerClient这个类事面向用户的客户端，这个类的构造函数需要传递一个Strategy 类型的参数，一般这里都会把具体要调用的算法子类的实例作为参数，传进去。原因就是会在doAction中去调用访问子类算法的具体方法。

ConcretStrategy 为具体的算法实现类，一般都会有多个存在，不同的算法子类可以算是一个策略。这里面会实现父类的公共接口。

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简单的代码框架实现：

/*
*策略封装类，必须定义一个纯虚公共接口，子类中需要实现这个接口。
*/
class Strategy
public:
    virtual ~Strategy()
    virtual void AlgrithmInterface() = 0;
protected:
        Strategy()//声明为protected属性，是为了防止客户实例化这个类
;
/*
*具体策略算法，实现父类的接口
*/
class ConcretStrategyA : public Strategy
public:
    ConcretStrategyA()
    virtual ~ConcretStrategyA（）

    virtual void AlgrithmInterface()
        cout<<"This is ConcretStrategyA interface！"<<endl;
    
;
/*
*具体策略算法，实现父类的接口
*/
class ConcretStrategyB : public Strategy
public:
    ConcretStrategyB()
    virtual ~ConcretStrategyB（）

    virtual void AlgrithmInterface()
        cout<<"This is ConcretStrategyB interface！"<<endl;
    
;


class CustomerClient
public:
    CustomerClient(Strategy *stra)
        _stra = stra;//客户端初始化时必须指定要调用的算法
    

    virtual ~CustomerClient()
    void doAction()
        if(_stra != NULL)
            _stra->AlgrithmInterface();
    
private:
    Strategy *_stra;

;
//测试程序
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
    cout<<"策略设计模式例子！"<<endl;
    Strategy *straA = new ConcretStrategyA();
    Strategy *straB = new ConcretStrategyB();

    CustomerClient *clientA = new CustomerClient(straA);
    CustomerClient *clientB = new CustomerClient(straB);

    clientA->doAction();
    clientB>doAction();
    //更简洁的写法
    /*
    CustomerClient *clientA = new CustomerClient(new ConcretStrategyA());
    clientA->doAction();
    CustomerClient *clientB = new CustomerClient(new ConcretStrategyB());
    client->doAction();
    */


    delete starA;
    delete clientA;
    delete starB;
    delete clientB;
    return 0;

如上述代码所示，要实现策略模式，至少包含三个类的实现。

上述代码应该可以作为所有策略模式代码的一个基本框架，客户端只需要考虑到CustomerClient的实现就可以，这个类里面不会有具体算法的实现细节，它通过一个保存在类中的实例化的策略封装类（Strategy）去调用具体的算法，而客户端只要明确的把要调用的具体算法的实例作为参数（new ConcretStrategyA()）传给CustomerClient的构造函数，虽然每个具体算法的类都不一样，但是他们都有共同的父类Strategy，而CustomerClient构造函数的参数就是Strategy类型的，这就是C++中多态的作用了。

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在什么场合下要使用策略模式？

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（以下内容从Gof的设计模式书中总结而来）

1. 许多相关的类仅仅是行为有异。“策略”提供了一种用多个行为中的一个行为来配置一个类的方法。
2. 需要使用一个算法的不同变体，当这些算法的变体实现为一个算法的类层次的时候，可以使用策略模式。
3. 一个类定义多种行为，并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句或者switch形式存在，可以考虑使用策略模式。

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具体应用例子

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正如文章开头所提的商场针对客户的等级，而对衣服的不同打折策略这个情况，设计一个程序来满足这种情况。

先设计程序的UML图结构：

程序设计简单思路：

首先三个等级的客户打折情况会在三个分区，不会有交集，我们假设有year，buys，costs，birthday，new_styles这五个属性会影响最后的打折情况，也就是说同样为高级客户也有可能会出现最后的折扣不一样的情况，但是总体都属于高级用户打折区间内。但是每个类型的客户并不一定会同时被这五个属性所影响，比如我们设定：

普通客户受year，new_styles影响
高级客户受year，buys，new_styles影响
VIP客户受costs，birthday影响。

这个时候在设计公共接口的时候，就要全方位考虑到各种影响三种策略的属性，也就是让接口的扩展性更强，包含所有情况，至于子类具体算法要不要使用时后面算法的事，作为父类要考虑到所有情况。

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代码实现：

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/*
*策略封装类，必须定义一个纯虚公共接口，子类中需要实现这个接口。
*/
class DiscountStrategy
public:
    virtual ~DiscountStrategy()
    virtual  int computeDiscountPrice(int year,int buys, int all_cost,bool birthday, bool new_styles) = 0;
    static int vip_discount[2];
    static int higher_discount[2];
    static int normal_discount[2];
protected:
        DiscountStrategy()//声明为protected属性，是为了防止客户实例化这个类
;
//定义三种客户的打折区间
int DiscountStrategy::vip_discount[2]=70,80;
int DiscountStrategy::higher_discount[2]=80,90;
int DiscountStrategy::normal_discount[2]=90,100

/*
*普通客户策略算法，实现父类的接口
*/
class NormalDiscount : public DiscountStrategy
public:
    NormalDiscount()
    virtual ~NormalDiscount（）

    virtual  int computeDiscountPrice(int year,int buys, int all_cost,bool birthday, bool new_styles)
        cout<<"This is NormalDiscount interface！"<<endl;
        int discount = 0;
        if(year < 4 && year >2)
        
            discount += 2;
        elsediscount += 3;

        if(!new_styles)discount += 3;
        return normal_discount[1]-discount;
    
;
/*
*高级客户策略算法，实现父类的接口
*/
class HigherDiscount : public DiscountStrategy
public:
    HigherDiscount()
    virtual ~HigherDiscount（）

    virtual  int computeDiscountPrice(int year,int buys, int all_cost,bool birthday, bool new_styles)
        cout<<"This is HigherDiscount interface！"<<endl;
        int discount = 0;
        if(year < 4 && year >2)
        
            discount += 2;
        elsediscount += 3;
        if(buys > 20)discount += 2;
        if(!new_styles)discount += 3;
        return higher_discount[1]-discount;
    
;
/*
*VIP客户策略算法，实现父类的接口
*/
class VIPDiscount : public DiscountStrategy
public:
    VIPDiscount()
    virtual ~VIPDiscount（）

    virtual  int computeDiscountPrice(int year,int buys, int all_cost,bool birthday, bool new_styles)
        cout<<"This is VIPDiscount interface！"<<endl;
        int discount = 0;
        if(all_cost > 5000)
        discount += 2;
        else if(all_cost >2000)
        
            discount += 1;
        
        if(birthday)discount += 2;
        return vip_discount[1]-discount;
    
;


class CustomerClient
public:
    CustomerClient(DiscountStrategy *stra)
        _stra = stra;//客户端初始化时必须指定要调用的算法
    

    virtual ~CustomerClient()
    void setInfomation(int years, int buys, int costs, bool birthday,bool new_styles)
        _year = years;
        _buys = buys;
        _all_cost = costs;
        _birthday = birthday;
        _new_styles = new_styles;
    
    void Discount()

        if(_stra != NULL)
            _stra->computeDiscountPrice(_year,_buys,_all_costs,_birthday,_new_styles);
        
    
private:
    DiscountStrategy *_stra;
    int _year;//用户的购物年龄
    int _buys;//用户所买物品的数量
    int _all_cost;//用户一共花的钱
    bool _birthday;//当月是否是用户的生日
    bool _new_styles;//所买物品是否是新上市

;

//主程序

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
    int customer_type;
    int year;
    int buys;
    int costs;
    bool birthday;
    bool new_styles;
    while(true)
        cout<<"Please Input the Customer's type(normal=1,higher=2,vip=3)"<<endl;
        cin>>customer_type;
        cout<<"Input years:"<<endl;
        cin>>year;
        cout<<"Input buys:"<<endl;
        cin>>buys;
        cout<<"Input costs:"<<endl;
        cin>>costs;
        cout<<"Input birthday(0 yes, 1 no):"<<endl;
        cin>>birthday;
        cout<<"Input new_styles(0 yes,1 no):"<<endl;
        cin>>new_styles;
        if(customer_type == 1)
            CustomerClient *client = new CustomerClient(new NormalDiscount());


        
        if(customer_type == 2)
        CustomerClient *client = new CustomerClient(new HigherDiscount());

        
        //此处省略vip了.....
        client->setInfomation(year, buys, costs, birthday,new_styles);
        client->Discount();

    return 0；

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策略模式有个确定想必看了上面程序会发觉：

1.客户必须了解不同的策略，得知道这些策略有何不同，才会知道如何选择这些策略。此时可能不得不向客户暴露具体的实现问题，因此当这些不同行为变体于客户相关的行为时，才需要使用strategy模式

2.strategy和CustomerClient之间的通讯开销，正如前面所说不同的策略所需要的信息可能不一样，但是每次实例化具体策略的时候都要把这些信息传递过去，即使一个简单的策略不需要任何信息，也会有客户端这边初始化了一些永远也用不到的参数。

策略模式到此为止，后续会在分析android framework 代码的文章中再次对策略模式进行实例分析。