策略模式 | Footprints of Growth

设计模式之策略模式

定义

策略模式(Strategy Pattern)：定义一系列算法类，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)。策略模式是一种对象行为型模式。

了解

策略模式实用性强、扩展性好，在软件开发中得以广泛使用，是使用频率较高的设计模式之一
策略模式将原本庞大的算法类的职责进行分解，将算法的定义和使用分离。我们可以定义一些独立的类来封装不同的算法，每一个类封装一种具体的算法，在这里，每一个封装算法的类我们都可以称之为一种策略(Strategy)，为了保证这些策略在使用时具有一致性，一般会提供一个抽象的策略类来做规则的定义，而每种算法则对应于一个具体策略类。
策略模式的主要目的是将算法的定义与使用分开，将算法的定义放在专门的策略类中，每一个策略类封装了一种实现算法，使用算法的环境类针对抽象策略类进行编程，符合“依赖倒转原则”。在出现新的算法时，只需要增加一个新的实现了抽象策略类的具体策略类即可。

结构图

Context（环境类）：环境类是使用算法的角色，它在解决某个问题（即实现某个方法）时可以采用多种策略(但最终选择一种)。在环境类中维持一个对抽象策略类的引用实例，用于定义所采用的策略。
环境类是需要使用算法的类。在一个系统中可以存在多个环境类，它们可能需要重用一些相同的算法。
Strategy（抽象策略类）：它为所支持的算法声明了抽象方法，是所有策略类的父类，它可以是抽象类或具体类，也可以是接口。环境类通过抽象策略类中声明的方法在运行时调用具体策略类中实现的算法。
ConcreteStrategy（具体策略类）：它实现了在抽象策略类中声明的算法，在运行时，具体策略类将覆盖在环境类中定义的抽象策略类对象，使用一种具体的算法实现某个业务处理。

典型代码

// 抽象策略类
abstract class AbstractStrategy {
    public abstract void algorithm(); //声明抽象算法
}

// 具体策略类
class ConcreteStrategyA extends AbstractStrategy {
    //算法的具体实现
    public void algorithm() {
       //算法A
    }
}

// 环境类
class Context {
private AbstractStrategy strategy; //维持一个对抽象策略类的引用

    public void setStrategy(AbstractStrategy strategy) {
        this.strategy= strategy;
    }

    //调用策略类中的算法
    public void algorithm() {
        strategy.algorithm();
    }
}

// 客户端类
……
Context context = new Context();
AbstractStrategy strategy;
strategy = new ConcreteStrategyA(); //可在运行时指定类型
context.setStrategy(strategy);
context.algorithm();
……

示例

典型应用(Java SE的容器布局管理)

public class Container extends Component {
    ……
    LayoutManager layoutMgr;
    ……
    public void setLayout(LayoutManager mgr) {
	layoutMgr = mgr;
	……
    }
    ……
}

总结

策略模式用于算法的自由切换和扩展，它是应用较为广泛的设计模式之一。策略模式对应于解决某一问题的一个算法族，允许用户从该算法族中任选一个算法来解决某一问题，同时可以方便地更换算法或者增加新的算法。只要涉及到算法的封装、复用和切换都可以考虑使用策略模式。

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。
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抽象策略类中，从而避免重复的代码。
策略模式提供了一种可以替换继承关系的办法。如果不使用策略模式，那么使用算法的环境类就可能会有一些子类，每一个子类提供一种不同的算法。但是，这样一来算法的使用就和算法本身混在一起，不符合“单一职责原则”；而且使用继承无法实现算法或行为在程序运行时的动态切换。
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。

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。
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。
无法同时在客户端使用多个策略类，也就是说，在使用策略模式时，客户端每次只能使用一个策略类，不支持使用一个策略类完成部分功能后再使用另一个策略类来完成剩余功能的情况。

适用场景

一个系统需要动态地在几种算法中选择一种，根据“里氏代换原则”和面向对象的多态性，客户端可以通过抽象算法类用一致性的方式使用任何一个具体算法类。
一个对象有很多的行为，如果不用恰当的模式，这些行为就只好使用多重条件选择语句来实现。此时，使用策略模式，把这些行为转移到相应的具体策略类里面，就可以避免使用难以维护的多重条件选择语句。
不希望客户端知道复杂的、与算法相关的数据结构，在具体策略类中封装算法与相关的数据结构，可以提高算法的保密性与安全性。

code

/**
 * @author Wangzy
 * @Description: 客户类
 * @date 14:23 2020/1/10
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建环境类，客户端直接与其交互
        MovieTicket movieTicket = new MovieTicket();

        double price = 60.00;
        System.out.println("原票价:" + price);
        movieTicket.setPrice(price);
        System.out.println("设置打折方式!");
        movieTicket.setStrategy(new ChildrenDiscount());
        System.out.println("儿童票：" + movieTicket.getPrice());

    }
}

/**
 * @author Wangzy
 * @Description: 环境类
 * @date 14:26 2020/1/10
 */
public class MovieTicket {

    private double price;

    // 注入抽象策略类（维持抽象策略类的引用）
    private Discount discount;

    /**
     * @Description: 设置具体策略
     * @author Wangzy
     * @date 14:33 2020/1/10
     */
    public void setStrategy(Discount discount) {
        this.discount = discount;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }

    /**
     * @Description: 获取折后价格
     * @author Wangzy
     * @date 14:36 2020/1/10
     */
    public double getPrice() {
        return this.discount.calculate(this.price);
    }

}

/**
 * @author Wangzy
 * @Description: 抽象策略类
 * @date 14:26 2020/1/10
 */
abstract class Discount {

    abstract double calculate(double price);
}

/**
 * @author Wangzy
 * @Description: 具体策略类（儿童票打折方案）
 * @date 14:30 2020/1/10
 */
public class ChildrenDiscount extends Discount {

    @Override
    double calculate(double price) {
        if (price >= 20.00) {
            return price - 10.00;
        }
        return price;
    }
}

/**
 * @author Wangzy
 * @Description: 具体策略类（学生票打折方案）
 * @date 14:28 2020/1/10
 */
public class StudentDiscount extends Discount {

    @Override
    double calculate(double price) {
        return price * 0.8;
    }
}

/**
 * @author Wangzy
 * @Description: 具体策略类（VIP打折方案）
 * @date 14:29 2020/1/10
 */
public class VIPDiscount extends Discount {
    @Override
    double calculate(double price) {
        return price * 0.5;
    }
}

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典型代码

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典型应用(Java SE的容器布局管理)

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优点

缺点

适用场景

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