策略模式与工厂模式实践
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了策略模式与工厂模式实践相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
hello,大家好,我是聪聪。
文章目录
1.介绍
策略模式是一种行为设计模式, 它能让你定义一系列算法, 并将每种算法分别放入独立的类中, 以使算法的对象能够相互替换。
日常开发中,对于需要考虑各类场景、各类分支通用逻辑时,就需要考虑是否可以将if-else
、switch
逻辑替换成不同策略算法进行单独处理,提高代码的可读性、可维护性,避免代码混乱熵增。
这里简单介绍一下lambda替换策略模式的方式:
- 对于
Collections#sort()
的排序方法,使用何种排序策略来自于java.util.Comparator#compare()
中定义。 javax.servlet.http.HttpServlet#service()
方法, 还有所有接受HttpServletRequest
和HttpServletResponse
对象作为参数的 doXXX()方法。根据HttpServletRequest.getMethod
获取请求方式(GET、POST、PUT …),用以路由处理各类请求策略。
如何识别是否是策略模式:
- 通常策略模式可以通过允许嵌套对象完成实际工作的方法
- 允许将该对象替换为不同对象的设置器来识别。
2.策略模式结构
2.1 分支逻辑解释
现在我们举个日常开发示例:
让我们设计一个算费系统,当中有根据不同计费策略计算得到应收手续费。
以下伪代码是最常的if-else
switch
分支逻辑:
private static BigDecimal calculate(BigDecimal amount, String pricingModel)
//单笔固定收费1元
if ("fixed".equals(pricingModel))
return new BigDecimal("1.00");
//百分比收费 2%
if ("percent".equals(pricingModel))
return amount.multiply(new BigDecimal("0.02"));
//固定值+百分比, 1+2%
if ("fixedAndPercentage".equals(pricingModel))
return new BigDecimal("1.00").add(amount.multiply(new BigDecimal("0.02")));
throw new IllegalArgumentException("暂不支持计费模式:" + pricingModel);
public static void main(String[] args)
BigDecimal amount = new BigDecimal("100");
//计算单笔固定收费
System.out.println(calculate(amount,"fixed"));
//计算百分比收费
System.out.println(calculate(amount,"percent"));
//计算固定值+百分比收费
System.out.println(calculate(amount,"fixedAndPercentage"));
上述逻辑已经根据计费模式pricingModel
来判断所属计算分支。看是仍然有以下弊端:
- 新增其他计费模式时,就需要修改
calculate
方法,新增对应分支逻辑,导致整体方法持续增长、每次修改就绪全量回归。 - 无法灵活适应变化的场景;各计费模式对应策略修改时,无法及时变更;
- 单笔固定收费从1元变更为5元需要及时修改逻辑,进行
hard coding
- 出现营销活动时百分比计费需要灵活变更时,从2%修改为1%时同样需要修改逻辑,无法适应快速迭代的营销活动。
- 单笔固定收费从1元变更为5元需要及时修改逻辑,进行
下面将上述场景进行重构。
2.2 策略模式设计
首先看看策略模式应该是一个怎样的架构方式。
在这里我们需要做以下事情:
- 根据上述伪代码中
if-else
逻辑进行拆分,抽象出一个同样的计费策略接口:PricingStrategy
- 一个执行上下文,用来创建特定计费策略对象,并且执行时将其引用替换为相关联的计费策略。
Context
- 根据现有不同计费模式,实现计费策略接口进行不同计费模式的计算实现。
那直接上代码看看。
2.3 策略模式代码
2.3.1 通用策略接口及其各策略实现。
//通用的计费策略接口
interface PricingStrategy
BigDecimal calculate(BigDecimal amount);
//固定计费模式
class FixedPricingStrategy implements PricingStrategy
@Override
public BigDecimal calculate(BigDecimal amount)
return new BigDecimal("1.00");
//固定百分比计费
class PercentPricingStrategy implements PricingStrategy
@Override
public BigDecimal calculate(BigDecimal amount)
if (amount == null)
return BigDecimal.ZERO;
return amount.multiply(new BigDecimal("0.02"));
//固定值+百分比计费
class FixedAndPercentagePricingStrategy implements PricingStrategy
@Override
public BigDecimal calculate(BigDecimal amount)
return new BigDecimal("1.00").add(amount.multiply(new BigDecimal("0.02")));
代码解释:
- 一个通用策略接口 PricingStrategy
- 各种策略算法实现方式:
- 固定值计费:FixedPricingStrategy
- 百分比计费:PercentPricingStrategy
- 固定值+百分比计费:FixedAndPercentagePricingStrategy
2.3.2 执行上下文信息
//执行上下文:
class Context
public Context()
//上下文会维护指向某个策略对象的引用
private PricingStrategy pricingStrategy;
// 上下文通常通过构造方法来设置策略
public Context(PricingStrategy pricingStrategy)
this.pricingStrategy = pricingStrategy;
//也可以通过设置方法来切换策略
public void setPricingStrategy(PricingStrategy pricingStrategy)
this.pricingStrategy = pricingStrategy;
// 上下文会将一些工作委派给策略对象,而不是自行实现不同版本的算法。
public BigDecimal executeStrategy(BigDecimal amount)
return pricingStrategy.calculate(amount);
代码解释:
- 空构造器用以初始化上下文
- 策略参数构造器用以初始化策略接口对象
- 维护一个策略接口对象,用以后续指向具体策略算法实现
- 策略对象委派执行到真实实现方法。
2.3.3 客户端调用
public class ClientMain
@Test
void testConstructorCreation()
//构造器方式指定策略
Context context = new Context(new FixedPricingStrategy());
BigDecimal fixedResult = context.executeStrategy(new BigDecimal("100"));
Assertions.assertEquals(fixedResult, new BigDecimal("1"));
//切换策略
context.setPricingStrategy(new PercentPricingStrategy());
BigDecimal percentResult = context.executeStrategy(new BigDecimal("100"));
Assertions.assertEquals(percentResult, new BigDecimal("2"));
@Test
void testSetMethodCreation()
//set设置方法设置策略和切换
Context context = new Context();
//设置固定计费策略
context.setPricingStrategy(new FixedPricingStrategy());
BigDecimal fixedResult = context.executeStrategy(new BigDecimal("100"));
Assertions.assertEquals(fixedResult, new BigDecimal("1.00"));
//设置百分比计费策略
context.setPricingStrategy(new PercentPricingStrategy());
BigDecimal percentResult = context.executeStrategy(new BigDecimal("100"));
Assertions.assertEquals(percentResult, new BigDecimal("2.00"));
//设置固定值+百分比计费策略
context.setPricingStrategy(new FixedAndPercentagePricingStrategy());
BigDecimal fixedAndPercentResult = context.executeStrategy(new BigDecimal("100"));
Assertions.assertEquals(fixedAndPercentResult, new BigDecimal("3.00"));
@ParameterizedTest
@MethodSource(value = "allStrategy")
void testRouteStrategy(String strategy)
Context context = new Context();
if ("fixed".equals(strategy))
context.setPricingStrategy(new FixedPricingStrategy());
if ("percent".equals(strategy))
context.setPricingStrategy(new PercentPricingStrategy());
if ("fixedAndPercentage".equals(strategy))
context.setPricingStrategy(new FixedAndPercentagePricingStrategy());
BigDecimal result = context.executeStrategy(new BigDecimal("100"));
//打印结果
static Object[] allStrategy()
return new Object[]"fixed", "percent", "fixedAndPercentage";
上述测试方法很清晰:
testConstructorCreation
通过构造器方式生成上下文,设定具体策略实现,同样后续可以通过set方法进行切换策略算法。testSetMethodCreation
初始化空构造器方式生成上下文,通过set方法进行切换设置策略算法。routeStrategy
初始化空构造器方式生成上下文,通过外部所传策略方法,进行路由具体策略算法实现。
2.3.4 总结
上述策略模式重构相比于if-else
switch
等分支逻辑已经结构化,相互解耦,减少维护成本。总结有以下优点:
- 策略算法可以自由切换,相互之间解耦。
- 上下文可在运行时进行切换对象内的策略算法。
- 扩展性好,新增其他策略算法时,实现通用算法策略接口即可。
- 开闭原则,无需对上下文进行修改就能引入新的策略。
有有点,当然也有缺点:
-
策略算法较少时,没必要引入新的类、接口,增加程序复杂度。
-
客户端必须知道所有的策略实现类,才能够通过上下文进行设置选择合适的策略。
那么,我们可以通过工厂模式+策略模式进行结构化、抽象此类策略算法的结构。在扩展中进行演示。
3.常用示例
上述策略模式的重构仍然可以有优化的余地:
- 各类策略可以定义枚举进行设定。
- 通过工厂模式,客户端无需知道所有策略实现。
那我们直接上代码:
3.1 定义一个策略枚举
public enum StrategyEnum
FIXED,
PERCENT,
FIXED_AND_PERCENTAGE;
StrategyEnum()
在该枚举中定义了所有策略类型,后续新增策略算法是进行扩展该枚举即可。
3.2 策略接口增加serviceCode
public interface PricingStrategy
BigDecimal calculate(BigDecimal amount);
//每次一个策略接口实现均会实现该接口 用以标记策略实现的具体类型
String getServiceCode();
修改策略接口,增加getServiceCode()
方法。
3.3 策略接口实现
//固定计费模式
public class FixedPricingStrategy implements PricingStrategy
@Override
public BigDecimal calculate(BigDecimal amount)
return new BigDecimal("1.00");
@Override
public String getServiceCode()
return StrategyEnum.FIXED.name();
//固定百分比计费
class PercentPricingStrategy implements PricingStrategy
@Override
public BigDecimal calculate(BigDecimal amount)
if (amount == null)
return BigDecimal.ZERO;
return amount.multiply(new BigDecimal("0.02"));
@Override
public String getServiceCode()
return StrategyEnum.PERCENT.name();
策略实现类中均实现了getServiceCode()
接口,用以返回该策略实现类所属类型或服务编码,后续可以通过工厂模式进行生产获取该类型策略。
3.4 策略工厂
@Slf4j
public class PricingStrategyFactory
public PricingStrategyFactory(List<PricingStrategy> list)
init(list);
private final Map<String, PricingStrategy> pricingStrategyMap = new HashMap<>();
private void init(List<PricingStrategy> strategyList)
if (strategyList == null)
return;
for (PricingStrategy strategy : strategyList)
String serviceCode = strategy.getServiceCode();
if (serviceCode == null)
throw new IllegalArgumentException(String.format("Registration service code cannot be empty:%s",
strategy.getClass()));
if (!pricingStrategyMap.containsKey(serviceCode))
pricingStrategyMap.put(serviceCode, strategy);
log.info("Registration service: , ", serviceCode, strategy.getClass());
else
throw new IllegalArgumentException(String.format("Duplicate registration service: %s , %s , %s",
serviceCode, pricingStrategyMap.get(serviceCode).getClass(), strategy.getClass()));
public PricingStrategy getService(String serviceCode)
return pricingStrategyMap.get(serviceCode);
这里我们将所有计费策略实现全部存储在一个Map中进行初始化。
通过策略接口中getServiceCode() 作为key进行存储,后续通过getService(String serviceCode)
即可获得对应的策略接口实现。
3.5 使用方式
public class TestStrategyFactory
private PricingStrategyFactory pricingStrategyFactory;
@BeforeEach
void init()
List<PricingStrategy> strategyList = initPricingStrategy();
pricingStrategyFactory = new PricingStrategyFactory(strategyList);
@Test
void testFixedCalculate()
PricingStrategy strategy = pricingStrategyFactory.getService(StrategyEnum.FIXED.name());
BigDecimal fixedResult = strategy.calculate(new BigDecimal("100"));
Assertions.assertEquals(fixedResult, new BigDecimal("1.00"));
@Test
void testPercentCalculate()
PricingStrategy strategy = pricingStrategyFactory.getService(StrategyEnum.PERCENT.name());
BigDecimal percentResult = strategy.calculate(new BigDecimal("100"));
Assertions.assertEquals(percentResult, new BigDecimal("2.00"));
// 这里初始化所有PricingStrategy 接口的所有实现。
// 如果你是通过spring管理,直接通过@Autowrited即可注入得到List<PricingStrategy>
static List<PricingStrategy> initPricingStrategy()
return Arrays.asList(new FixedPricingStrategy(), new PercentPricingStrategy());
上面使用方式就不过多解释了。注意初始化PricingStrategyFactory
的方式,此处只有一个构造器,需要注入策略接口的所有实现。
如果你是用的是spring进行管理,那么直接可以通过@Autowired
的方式即可将所有接口实现进入注入,得到一个List<PricingStrategy>
。
下面看看执行启动日志,可以很清晰的看到目前应用已注册多种策略:
Registration service: FIXED , class cc.ccoder.designpatterns.strategy.refactor.FixedPricingStrategy
Registration service: PERCENT , class cc.ccoder.designpatterns.strategy.refactor.PercentPricingStrategy
当然如果你有多个平行的策略时,都需要这样创建一个工厂,岂不是重复的逻辑又增加了。
是否有一种优雅的方式进行工厂方法复用呢?
上述将策略接口实现类放入Map中、从Map中通过serviceCode获取对应策略接口实现的逻辑应该是一致的,我们便可将其进行抽象出来。
4. 策略模式和工厂模式组合
- 定义一个高度抽象的接口,提供serviceCode方法即可。
- 定义一个策略接口的工厂接口,提供对应的策略方法。
- 定义一个抽象的工厂方法,用以将策略接口方法放入Map,通过serviceCode获取对应策略接口。
以上便是我们的需求,那么接下来就开始编码看看。
4.1 一个提供serviceCode方法的接口
public interface CodeService
/**
* 服务编码必须唯一
*
* @return 服务编码
*/
String getServiceCode();
这是一个顶层接口,后续所有策略工厂模式接口均需要实现该接口,根据策略枚举内容进行返回。
4.2 策略接口的工厂
public interface CodeServiceFactory<Provider extends CodeService>
/**
* 获取服务
*
* @param serviceCode 服务编码
* @return 返回服务,不存在时返回null
*/
Provider getService(String serviceCode);
这里限定了后续所有的策略提供者Provider
均需要继承于CodeService
接口。
4.3 抽象的工厂方法
public abstract class AbstractCodeServiceFactory<Provider extends CodeService>
implements CodeServiceFactory<Provider>
private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(AbstractCodeServiceFactory.class);
private final Map<String, Provider> serviceProviderMap = new HashMap<>();
protected AbstractCodeServiceFactory(List<Provider> providers)
initializeProviderMap(providers);
/**
* Initialize Factory Service
*
* @param providers 服务接口
*/
以上是关于策略模式与工厂模式实践的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章