小酌重构系列[15]——策略模式代替分支

Posted 2020-07-07 keepfool

在一些较为复杂的业务中，客户端需要依据条件，执行相应的行为或算法。在实现这些业务时，我们可能会使用较多的分支语句（switch case或if else语句）。使用分支语句，意味着“变化”和“重复”，每个分支条件都代表一个变化，每个分支逻辑都是相似行为或算法的重复。今天我将介绍一种新的处理“变化”和“重复”的策略——“使用策略模式代替分支"。

前言

在一些较为复杂的业务中，客户端需要依据条件，执行相应的行为或算法。在实现这些业务时，我们可能会使用较多的分支语句（switch case或if else语句）。使用分支语句，意味着“变化”和“重复”，每个分支条件都代表一个变化，每个分支逻辑都是相似行为或算法的重复。
当追加新的条件时，我们需要追加分支语句，并追加相应的行为或算法。

上一篇文章“使用多态代替条件判断”中，我们讲到它可以处理这些“变化”和“重复”，今天我将介绍一种新的方式——使用策略模式代替分支，它也能处理这些“变化”和“重复”。在讲这个策略之前，我们先来看一则小故事。

小商城的运营

某小型在线商城，有3位核心成员，他们分别是CTO、COO和CEO。
CTO：小A，负责撸代码，以及维护商城系统。
COO：小B，负责吹牛忽悠，以及市场推广和运营。
CEO：小C，负责拉皮条，以及看着你俩干活。

在这个故事中，假定你就是小A，头衔CTO（谁让你既不会拉皮条，也不会吹牛忽悠呢）。

第一幕

某一天，小B策划了一个促销活动，免费给用户发放一些优惠券，用户在消费满一定金额后，可以使用这些优惠券抵扣。
假定现在有两个优惠活动——“满99减20，满199减50”。

每个用户要买的东西和花费的金额是不同的，根据不同的消费金额，系统需要判定使用什么优惠券。
面对这样一个场景，你说这不是忒简单了嘛，然后唰唰唰2分钟就撸完了这串代码。

public decimal CalculateAmount(decimal amount)
{
    if (amount < 99)
        return amount;
    else if (amount < 200)
        return amount - 20;
    else
        return amount - 50;
}

小B看了后，说道：“哇，这么快就弄完了，不愧是咱们公司的CTO，赶紧上线吧！”。

第二幕

第一天，小B根据交易数据分析得知，自从上了优惠券后（我是优惠券，谁要上我？），商城的交易额增长了很多，而且有较多用户的订单金额竟然超过了200。
为了回馈这部分“高端”用户的热情和贡献，商城决定加大优惠力度，于是小B追加了两项优惠活动：满299减80，满399减120。（好吧，这和街边卖场的大叔吆喝是一样样的，原价500多的真皮皮鞋、钱包，现在只要50元，全场50元，通通50元…！）

看到这新出现的场景，你想这不是分分钟搞定的事儿？于是你修改了CalculateAmount()方法。

public decimal CalculateAmount(decimal amount)
{
    if (amount < 99)
        return amount;
    else if (amount < 200)
        return amount - 20;
    else if(amount < 300)
        return amount - 50;
    else if (amount < 400)
        return amount - 80;
    else
        return amount - 120;
}

第三幕

第二天，小B又提了一个要求：“有些用户的会员等级比较高，为了给用户一种“老子是上帝”的感觉，可以为这些高级会员打一些折扣。”

铜牌会员无折扣，银牌会员打98折，金牌会员打95折，砖石会员打9折。

这时，你心里嘀咕了一声，干嘛不早说？ 改吧，反正也不是啥难事儿。

public decimal CalculateAmount(Customer customer, decimal amount)
{
    // 优惠券减免
    if (amount < 99)
    {
    }
    else if (amount <200)
        amount -= 20;
    else if(amount <300)
        amount -= 50;
    else if (amount < 400)
        amount -= 80;
    else
        amount -= 120;

    // 会员等级减免
    switch (customer.MemberLevel)
    {
        case MemberLevel.Silver:
            amount *= 0.98m;
            break;
        case MemberLevel.Gold:
            amount *= 0.95m;
            break;
        case MemberLevel.Diamond:
            amount *= 0.90m;
            break;
    }
    return amount;
}

小B拍了拍你的肩膀，意味深长地说：“网站的维护就全靠你了，咱们会好起来的，赚了钱大家一起分！”。

第四幕

三天之后，小B说这几天商城销量非常不错，咱们应该赚了不少钱。但是用户现在的激情也降下去了，咱们可以撤回这些优惠了，商品都按原价来卖吧，麻烦你把优惠政策给撤销吧。

你幽幽地叹了一口气：“好吧，现在改（说好的赚钱大家一起分的呢，这茬子事儿你咋不提？一万匹草泥马疯狂地踏过）。”

于是你删除了调用这个方法的代码。

第五幕

一个月后，小B又来找你了：“现在又到了购物的旺季，淘宝京东开始做活动了，优惠力度还挺大，咱们也在这股购物潮里凑个热闹吧。这一次，我们有以下几项业务规则，和上次的不同，也比上次的复杂一些，你听我向你娓娓道来啊。”

1. aaa规则
2. bbb规则
3. ccc规则
4. ddd规则
…
10. xxx规则

听完这些后，你崩溃了，你这个小B（一语双关），怎么一下子提出这么多业务，还不带重样的，我从何改起啊？

设计模式简介

听完这个故事后，你能了解到什么呢？我们用两个词来概括，也就是本文开头提到的“变化”和“重复”。
大多数的“变化”都会伴随着“重复”，这些“重复”的表现形式可能不一样，但它们的本质是类似的。

无论是生活还是工作，变化是和重复都是无处不在的。
在工作中，我们处于某一个岗位，我们每天的工作任务都会有变化，我们使用近乎相同的方式处理这些工作任务。

代码中也会出现很多“变化”和“重复”，我们该如何应对呢？。
你可以借用一些设计模式，怎么用设计模式咱先不说，我们先粗略地解一下设计模式。

设计模式是对软件设计中普遍存在（反复出现）的各种问题，所提出的解决方案。

设计模式我们把它拆分成两个来看，“设计”和“模式”。
“设计”就是设计，对于软件系统来说，即分析问题并解决问题的过程。
“模式”是指事物的标准。在软件领域，每个人面临的问题是不同的，虽然不同的问题有不同的标准，但很多问题本质上是类似的。

设计模式更多的是软件层面的，而非业务层面的。
即使你用了设计模式，你也不一定能解决业务上的问题。
即使你不用设计模式，业务上的问题你也许能通过其他途径解决。

设计模式怎么用，在这里我也无法给一个确定的答案。
我个人的看法是，尽量做到“心中无模式”。最关键的是，你应该直面问题的本质，寻找问题最有效的解决方式，不要一遇到问题，就夸夸其谈地使用某某设计模式。真切地从用户角度去出发，去剖析问题的本质，并提出合理的设计和解决方案。当问题得以解决，你回顾这个过程时，你会发现很多模式你是自然而然地用到了。不要特别在意设计模式，这可能会让你忽视问题的本质，即使你把GOF的23种设计模式倒背如流，你解决问题的能力也不会有所提升。

PS：为了描述“变化”和“重复”，我使用了小商城运营这个故事。这个故事里面有些不恰当的地方，搞在线购物的是不会这么去设计优惠券和折扣的。

策略模式

正式进入今天的主题吧，这篇文章要提到的设计模式是“策略模式”。

定义

策略模式是设计模式里面较为简单的一种，它的定义如下：

The Strategy Pattern defines a family of algorithms,encapsulates each one,and makes them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients that use it.

策略模式定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，而且使它们还可以相互替换。
在策略模式中，算法是其中的“变化点”，策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变化。

组成部分

策略模式有4个部分组成：

1. 客户端：指定使用哪种策略，它依赖于环境

2. 环境：依赖于算法接口，并为客户端提供算法接口的实例

3. 抽象策略：定义公共的算法接口

4. 策略实现：算法接口的具体实现

下面这幅图诠释了这4个组成部分：

注意：在策略模式中，策略是由用户选择的，这意味着具体策略可能都要暴露给客户端，但是我们可以通过“分解依赖”来隐藏策略细节。

示例

重构前

该示例是一家物流公司根据State计算物流运费的场景，ShippingInfo类的CalculateShippingAmount()方法，会按照不同的State计算出运输费用。物流公司最开始只处理3个State的运输业务，分别是Alaska, NewYork和Florida。

隐藏代码

public class ClientCode
{
    public decimal CalculateShipping()
    {
        ShippingInfo shippingInfo = new ShippingInfo();
        return shippingInfo.CalculateShippingAmount(State.Alaska);
    }
}

public enum State
{
    Alaska,
    NewYork,
    Florida
}

public class ShippingInfo
{
    public decimal CalculateShippingAmount(State shipToState)
    {
        switch (shipToState)
        {
            case State.Alaska:
                return GetAlaskaShippingAmount();
            case State.NewYork:
                return GetNewYorkShippingAmount();
            case State.Florida:
                return GetFloridaShippingAmount();
            default:
                return 0m;   
        }
    }

    private decimal GetAlaskaShippingAmount()
    {
        return 15m;
    }

    private decimal GetNewYorkShippingAmount()
    {
        return 10m;
    }

    private decimal GetFloridaShippingAmount()
    {
        return 3m;
    }
}

这段代码使用了switch case分支语句，每个State都有相应的运费算法。当物流公司业务扩大，追加新的State时，我们不得不追加switch case分支，并提供新的State的运费算法。

在不远的将来，ShippingInfo类将变成这样：

• CalculateShippingAmount()方法中包含了大量的switch case分支
• 大量的运费算法使得ShippingInfo变得非常臃肿

从职责角度看，运费算法是另外一个层面的职责，我们也理应将运费算法从ShippingInfo中剥离出来。

重构后

为了演示策略模式的各个组成部分，我将重构后的代码拆分为4个部分，下图是重构后的UML图示。

抽象策略

计算运费的策略接口，在接口中定义了State属性和Calculate()计算方法。

public interface IShippingCalculation
{
    State State { get; }
    decimal Calculate();
}

策略实现

计算运费的策略实现，分别实现了Alask、NewYork和Florida三个州的运算策略。

public class AlaskShippingCalculation : IShippingCalculation
{
    public State State { get { return State.Alaska; } }

    public decimal Calculate()
    {
        return 15m;
    }
}

public class NewYorkShippingCalculation : IShippingCalculation
{
    public State State { get { return State.NewYork; } }

    public decimal Calculate()
    {
        return 10m;
    }
}

public class FloridaShippingCalculation : IShippingCalculation
{
    public State State { get { return State.Florida; } }

    public decimal Calculate()
    {
        return 3m;
    }
}

环境

IShippingInfo接口相当于环境接口，ShippingInfo相当于环境具体实现，ShippingInfo知道所有的运算策略。

public interface IShippingInfo
{
    decimal CalculateShippingAmount(State state);
}

public class ShippingInfo : IShippingInfo
{
    private IDictionary<State, IShippingCalculation> ShippingCalculations { get; set; }

    public ShippingInfo(IEnumerable<IShippingCalculation> shippingCalculations)
    {
        ShippingCalculations = shippingCalculations.ToDictionary(calc => calc.State);
    }

    public decimal CalculateShippingAmount(State state)
    {
        return ShippingCalculations[state].Calculate();
    }
}

客户端

ClientCode表示客户端，由客户端指定运输目的地，它通过IShippingInfo获取运费计算结果。

客户端依赖于IShippingInfo接口，这使运费计算策略得以隐藏，并解除了客户端对具体环境的依赖性。

public class ClientCode
{
    public IShippingInfo ShippingInfo { get; set; }

    public decimal CalculateShipping()
    {
        return ShippingInfo.CalculateShippingAmount(State.Alaska);
    }
}

使用分支还是策略模式?

通过上面这个示例，大家可以清晰地看到，重构后的代码比重构前复杂的多。出现新的State时，虽然我们可以方便地扩展新的策略，但是会导致策略类越来越多，这意味着我们可能需要维护大量的策略类。

有些人会觉得重构前的代码会比较实用，虽然耦合性高，无扩展性，但代码也比较好改——想使用哪种方式完全取决于你。
（在实际的应用中，运费计算远比示例中的代码要复杂的多。比如：需要依据当前的油价、运输路线、运输工具、运输时间等各种条件来计算。）

另外，我们不应该一遇到分支语句，就想着把它改造成策略模式，这是设计模式的滥用。
如果分支条件是比较固定的，而且每个分支处理逻辑较为简单，我们就没必要使用设计模式。

总的来说，使用分支判断还是策略模式？答案是：It depends on you.

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