C++ 策略模式的具体案例与优缺点

Posted 2022-11-21 sanqima

    策略模式：准备一组算法，并将每一个算法封装起来，使得它们可以互换。

1、策略模式中的角色与职责

    在策略模式中分为4个角色：环境类Context、具体环境类SubContext、策略类Stategy、具体策略类SubStrategy。

• Context(环境类)：环境类是一个抽象类，它通过属性成员m_pStrategy调用具体策略类里的函数，以实现不同功能。
• SubContext(具体环境类、子环境类)：继承环境类Context，实现对某个对象或环境的描写。
• Strategy(策略类)：是一个接口，里面有抽象的方法，这些抽象方法，需要SubStrategy去实现。
• SubStrategy(具体策略类、子策略类)：实现抽象策略类里的算法，在运行时，覆盖Strategy父对象，实现对某个具体业务的处理。
      如下：

图(1) 策略模式的UML类图

    Context环境类，是一个抽象类，它不仅仅可以代表上下左右的事物或场景，而且也可以代表某种生物，比如鸭子，它里面有3个函数：Flyed()、Quacked()、Display()，分别表示飞行、鸣叫、显示。鸭子分为很多种，有野鸭、红头鸭、道具鸭、模型鸭、橡皮鸭等，前2种有生命，后3种无生命，因此，野鸭、红头鸭、道具鸭等鸭属于子环境SubContext，鸭有翅膀，可以在水上飞、岸边飞、草场飞，这种飞行方式属于一种策略，因此放到Strategy接口里，然后再由具体策略类SubStrategy实现飞的方式。

    鸭子的鸣叫，有的是呱呱叫、有的是吱吱叫、还有的是嘎嘎叫等等，所以鸣叫也是一种策略，需要用接口来封装，然后再用子策略去实现。
    具体如下：

图(2) 飞行与鸣叫的策略模式

2、代码实现

2.1 飞行策略

    //FlyBahavior.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

//------------  1) 飞行行为的接口 -----------------------//
class FlyBehavior 
public:
	virtual void Flyed() const = 0;
	virtual ~FlyBehavior() = default;
;

class FlyNoWay : public FlyBehavior 
public:
	void Flyed() const override 
		cout << "I can't fly!" << endl;
	
;

class FlyRocketPowered :public FlyBehavior 
public:
	void Flyed() const override 
		cout << "I'm flying with a rocket" << endl;
	
;

class FlyWithWings :public FlyBehavior 
public:
	virtual void Flyed() const override 
		cout << "I'm flying" << endl;
	
;

2.2 鸣叫策略

    //QuackBehavior.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

//----------------- 2) 鸣叫行为的接口 -----------------//
class QuackBehavior 
public:
	virtual void Quacked() const = 0;
	virtual ~QuackBehavior() = default;
;

class Quack :public QuackBehavior 
public:
	void Quacked() const override 
		cout << "Quack" << endl;
	
;

class MuteQuack :public QuackBehavior 
public:
	void Quacked() const override 
		cout << "Silence" << endl;
	
;

class Squeak : public QuackBehavior 
public:
	void Quacked() const override 
		cout << "Squeak" << endl;
	
;

2.3 鸭子类

    //Duck.h

#pragma once
#include <iostream>
#include <memory>
#include "FlyBehavior.h"
#include "QuackBehavior.h"

using namespace std;

//--------------- 3) 鸭子类 --------------------//
class Duck 
public:
	std::unique_ptr<FlyBehavior>   m_pFlyBehavior;
	std::unique_ptr<QuackBehavior> m_pQuackBehavior;

	Duck(std::unique_ptr<FlyBehavior> pFlyed, std::unique_ptr<QuackBehavior> pQuack)
		:m_pFlyBehavior(std::move(pFlyed)), m_pQuackBehavior(std::move(pQuack))
	

	;

	virtual ~Duck() = default;
	virtual void Display() const = 0;

	void Quacked() const 
		m_pQuackBehavior->Quacked();
	
	void Flyed() const 
		m_pFlyBehavior->Flyed();
	
	void Swim() const 
		cout << "All ducks float,even decoys" << endl;
	

;

//--------------- 3.2) 道具鸭 --------------------//
class DecoyDuck :public Duck 
public:
	DecoyDuck()
		:Duck(std::make_unique<FlyNoWay>(), std::make_unique<MuteQuack>())
	

	

	void Display() const override 
		cout << "Decoy Duck" << endl;
	
;

//--------------- 3.3) 野鸭 --------------------//
class MallardDuck :public Duck 
public:
	MallardDuck()
		:Duck(std::make_unique<FlyWithWings>(), std::make_unique<Quack>())
	

	
	void Display() const override 
		cout << "Mallard Duck" << endl;
	
;

//--------------- 3.4) 模型鸭 --------------------//
class ModelDuck :public Duck 
public:
	ModelDuck()
		: Duck(std::make_unique<FlyWithWings>(), std::make_unique<Quack>())
	

	
	void Display() const override 
		cout << "Model Duck" << endl;
	
;

//--------------- 3.5) 红头鸭 --------------------//
class RedHeadDuck :public Duck 
public:
	RedHeadDuck()
		:Duck(std::make_unique<FlyWithWings>(), std::make_unique<Quack>())
	

	
	void Display() const override 
		cout << "Red Head Duck" << endl;
	
;

//--------------- 3.6) 橡皮鸭 --------------------//
class RubberDuck :public Duck 
public:
	RubberDuck()
		: Duck(std::make_unique<FlyNoWay>(), std::make_unique<Squeak>())
	

	
	void Display() const override 
		cout << "Rubber Duck" << endl;
	
;

2.4 主入口

    //main.cpp

#include "FlyBehavior.h"
#include "QuackBehavior.h"
#include "Duck.h"

int main()

	MallardDuck mallard;
	mallard.Display();
	mallard.Swim();
	mallard.Quacked();
	mallard.Flyed();
	cout << "--------------- Mallard -----\\n" << endl;

	RubberDuck rubberDuckie;
	rubberDuckie.Display();
	rubberDuckie.Swim();
	rubberDuckie.Quacked();
	rubberDuckie.Flyed();

	system("pause");
	return 0;

    效果如下：

图(3）策略模式的运行结果

3、策略模式的优缺点

3.1 优点

• 策略模式提供了对“开闭原则”的完美支持，用户可以在不修改原有系统的基础上选择算法或行为，也可以灵活地增加新的算法或行为。
• 使用策略模式可以避免多重条件选择语句。多重条件选择语句不易维护，它把采取哪一种算法或行为的逻辑，与算法或行为本身的实现逻辑混合在一起，将它们全部硬编码(Hard Coding)在一个庞大的多重条件选择语句中，比直接继承环境类的办法还要原始和落后。
• 策略模式提供了一种算法的复用机制。由于将算法单独提取出来封装在策略类中，因此不同的环境类可以方便地复用这些策略类。

3.2 缺点

• 客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略类。这就意味着客户端必须理解这些算法的区别，以便适时选择恰当的算法。换言之，策略模式只适用于客户端知道所有的算法或行为的情况，客户端的权限太大。
• 策略模式将造成系统产生很多具体策略类，任何细小的变化都将导致系统要增加一个新的具体策略类，会造成文件夹中class类个数的暴增。