设计模式行为型模式策略模式

Posted 2020-12-26 z00377750

概念

策略模式(Strategy Pattern)：定义一系列算法，将每一个算法封装起来，并让它们可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而变化，也称为政策模式(Policy)。

策略模式属于对象的行为模式。其用意是针对一组算法，将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中，从而使得它们可以相互替换。策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。

这个模式涉及到三个角色：
●　环境(Context)角色：持有一个Strategy的引用。
●　抽象策略(Strategy)角色：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出 所有的具体策略类所需的接口。
●　具体策略(ConcreteStrategy)角色：包装了相关的算法或行为。

使用场景

1、在有多种算法相似的情况下，使用 if...else 所带来的复杂和难以维护。

2、一个系统有许多许多类，而区分它们的只是他们直接的行为。

实例

假设我们是一家新开的书店，为了招揽顾客，我们推出会员服务，我们把店里的会员分为三种，分别是初级会员、中级会员和高级会员。针对不同级别的会员我们给予不同的优惠。初级会员买书我们不打折、中级会员买书我们打九折、高级会员买书我们打八折。

但是，如果我们有一天想要把初级会员的折扣改成9.8折怎么办？有一天我要推出超级会员怎么办？有一天我要针对中级会员可打折的书的数量做限制怎么办？

使用ifelse设计出来的系统，所有的算法都写在了一起，只要有改动我就要修改整个类。我们都知道，只要是修改代码就有可能引入问题。为了避免这个问题，我们可以使用策略模式。

我们运用策略模式来实现一下书店的收银台系统。我们可以把会员抽象成一个策略类，不同的会员类型是具体的策略类。不同策略类里面实现了计算价格这一算法。然后通过组合的方式把会员集成到收银台中。

先定义一个接口，这个接口就是抽象策略类，该接口定义了计算价格方法，具体实现方式由具体的策略类来定义。

public interface MemberStrategy {
    /**
     * 计算图书的价格
     * @param booksPrice    图书的原价
     * @return    计算出打折后的价格
     */
    public double calcPrice(double booksPrice);
}

针对不同的会员，定义三种具体的策略类，每个类中都分别实现计算价格方法。

/**
 *  初级会员
 */
public class PrimaryMemberStrategy implements MemberStrategy {

    @Override
    public double calcPrice(double booksPrice) {
        
        System.out.println("对于初级会员的没有折扣");
        return booksPrice;
    }

}
/**
 * 中级会员,买书打九折
 */
public class IntermediateMemberStrategy implements MemberStrategy {

    @Override
    public double calcPrice(double booksPrice) {

        System.out.println("对于中级会员的折扣为10%");
        return booksPrice * 0.9;
    }

}


/**
 * 高级会员,买书打八折
 */
public class AdvancedMemberStrategy implements MemberStrategy {

    @Override
    public double calcPrice(double booksPrice) {
        
        System.out.println("对于高级会员的折扣为20%");
        return booksPrice * 0.8;
    }
}

上面几个类的定义体现了封装变化的设计原则，不同会员的具体折扣方式改变不会影响到其他的会员。

定义好了抽象策略类和具体策略类之后，我们再来定义环境类，所谓环境类，就是集成算法的类。这个例子中就是收银台系统。采用组合的方式把会员集成进来。

/**
 *书籍价格类
 */
public class Price {
    //持有一个具体的策略对象
    private MemberStrategy strategy;
    /**
     * 构造函数，传入一个具体的策略对象
     * @param strategy    具体的策略对象
     */
    public Price(MemberStrategy strategy){
        this.strategy = strategy;
    }
    
    /**
     * 计算图书的价格
     * @param booksPrice    图书的原价
     * @return    计算出打折后的价格
     */
    public double quote(double booksPrice){
        return this.strategy.calcPrice(booksPrice);
    }
}

这个Price类就是一个环境类，该类的定义体现了多用组合，少用继承、针对接口编程，不针对实现编程两个设计原则。由于这里采用了组合+接口的方式，后面我们在推出超级会员的时候无须修改Price类。只要再定义一个SuperMemberStrategy implements MemberStrategy 就可以了。

下面定义一个客户端来测试一下：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //选择并创建需要使用的策略对象
        MemberStrategy strategy = new AdvancedMemberStrategy();
        //创建环境
        Price price = new Price(strategy);
        //计算价格
        double quote = price.quote(300);
        System.out.println("图书的最终价格为：" + quote);
    }

}

//对于高级会员的折扣为20%
//图书的最终价格为：240.0

从上面的示例可以看出，策略模式仅仅封装算法，提供新的算法插入到已有系统中，策略模式并不决定在何时使用何种算法。在什么情况下使用什么算法是由客户端决定的。

策略模式的重心

策略模式的重心不是如何实现算法，而是如何组织、调用这些算法，从而让程序结构更灵活，具有更好的维护性和扩展性。
算法的平等性

策略模式一个很大的特点就是各个策略算法的平等性。对于一系列具体的策略算法，大家的地位是完全一样的，正因为这个平等性，才能实现算法之间可以相互替换。所有的策略算法在实现上也是相互独立的，相互之间是没有依赖的。

所以可以这样描述这一系列策略算法：策略算法是相同行为的不同实现。

运行时策略的唯一性

运行期间，策略模式在每一个时刻只能使用一个具体的策略实现对象，虽然可以动态地在不同的策略实现中切换，但是同时只能使用一个。
公有的行为

经常见到的是，所有的具体策略类都有一些公有的行为。这时候，就应当把这些公有的行为放到共同的抽象策略角色Strategy类里面。当然这时候抽象策略角色必须要用Java抽象类实现，而不能使用接口。

优缺点

优点

1、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。
2、策略模式提供了管理相关的算法族的办法。策略类的等级结构定义了一个算法或行为族。恰当使用继承可以把公共的代码移到父类里面，从而避免代码重复。
3、使用策略模式可以避免使用多重条件(if-else)语句。多重条件语句不易维护，它把采取哪一种算法或采取哪一种行为的逻辑与算法或行为的逻辑混合在一起，统统列在一个多重条件语句里面，比使用继承的办法还要原始和落后。

缺点

1、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类。
2、由于策略模式把每个具体的策略实现都单独封装成为类，如果备选的策略很多的话，那么对象的数目就会很可观。可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。

参考资料：
设计模式（十二）——策略模式
《JAVA与模式》之策略模式