Java设计模式-策略模式

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定义

Define a family of algorithms,encapsulate each one,and make them interchangeable.

定义一组算法,将每个算法都封装起来,并且使它们之间可以互换。

策略模式使用的就是面向对象的继承和多态机制,非常容易理解和掌握

实现

抽象策略

策略、算法家族的抽象,通常为接口,也可以是抽象类,定义每个策略或算法必须具有的方法和属性。

public interface Strategy {

    /**
     * 策略模式的运算法则
     */
    void doSomething();
}
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具体策略

实现抽象策略中的操作,该类含有具体的算法

public class ConcreteStrategyA implements Strategy {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("具体策略A的运算法则");
    }
}
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public class ConcreteStrategyB implements Strategy {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("具体策略B的运算法则");
    }
}
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封装类

也叫做上下文类或环境类,起承上启下封装作用,屏蔽高层模块对策略、算法的直接访问,封装可能存在的变化。

策略模式的重点就是封装角色,它是借用了代理模式的思路,和代理模式的差别就是策略模式的封装角色和被封装的策略类不用是同一个接口,如果是同一个接口那就成为了代理模式。

public class Context {

    /**
     * 抽象策略
     */
    private Strategy strategy;

    /**
     * 构造函数设置具体策略
     *
     * @param strategy
     */
    public Context(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    /**
     * 封装后的策略方法
     */
    public void executeStrategy() {
        this.strategy.doSomething();
    }
}
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客户端代码

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // 声明一个具体的策略
        Strategy strategyA = new ConcreteStrategyA();
        // 声明上下文对象
        Context contextA = new Context(strategyA);
        // 执行封装后的方法
        contextA.executeStrategy();

        Strategy strategyB = new ConcreteStrategyB();
        Context contextB = new Context(strategyB);
        contextB.executeStrategy();
    }
}
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优点

  • 算法可以自由切换

    这是策略模式本身定义的,只要实现抽象策略,它就成为策略家族的一个成员,通过封装角色对其进行封装,保证对外提供“可自由切换”的策略。

  • 避免使用多重条件判断

    如果没有策略模式,一个策略家族有5个策略算法,一会要使用A策略,一会要使用B策略,怎么设计呢?使用多重的条件语句?多重条件语句不易维护,而且出错的概率大大增强。使用策略模式后,可以由其他模块决定采用何种策略,策略家族对外提供的访问接口就是封装类,简化了操作,同时避免了条件语句判断。

  • 扩展性良好

    在现有的系统中增加一个策略太容易了,只要实现接口就可以了,其他都不用修改,类似于一个可反复拆卸的插件,这大大地符合了OCP原则。

缺点

  • 策略类数量增多

    每一个策略都是一个类,复用的可能性很小,类数量增多。

  • 所有的策略类都需要对外暴露

    上层模块必须知道有哪些策略,然后才能决定使用哪一个策略,这与迪米特法则是相违背的(只是想使用一个策略,却要要了解这个策略)。可以使用其他模式来修正这个缺陷,如工厂方法模式、代理模式或享元模式。

使用场景

  • 多个类只有在算法或行为上稍有不同的场景。

  • 算法需要自由切换的场景。

    例如,算法的选择是由使用者决定的,或者算法始终在进化,特别是一些站在技术前沿的行业,连业务专家都无法给你保证这样的系统规则能够存在多长时间,在这种情况下策略模式是你最好的助手。

  • 需要屏蔽算法规则的场景。

    现在的科技发展得很快,人脑的记忆是有限的(就目前来说是有限的),太多的算法你只要知道一个名字就可以了,传递相关的数字进来,反馈一个运算结果,万事大吉。

注意事项

如果系统中的一个策略家族的具体策略数量超过4个,则需要考虑使用混合模式,解决策略类膨胀和对外暴露的问题,否则日后的系统维护就会成为一个烫手山芋,谁都不想接。

最佳实践

策略模式是一个非常简单的模式(主要是用了Java继承与多态的机制)。它在项目中使用得非常多,但单独使用的地方就比较少了,因为它有致命缺陷:所有的策略都需要暴露出去,这样才方便客户端决定使用哪一个策略。我们的策略模式只是实现了策略的管理,但是没有严格地定义“适当的场景”使用“适当的策略”,在实际项目中,一般通过工厂方法模式来实现策略类的声明。

扩展(策略枚举)

定义
  • 它是一个枚举。
  • 它是一个浓缩了的策略模式的枚举。

啥意思?来看代码:

定义一个计算器(枚举类)
public enum Calculator {
    PLUS("+") {
        public int exec(int x, int y) {
            return x + y;
        }
    },
    MINUS("-") {
        public int exec(int x, int y) {
            return x - y;
        }
    };

    private final String symbol;

    Calculator(String symbol) {
        this.symbol = symbol;
    }

    public String getSymbol() {
        return this.symbol;
    }

    /**
     * 声明一个抽象方法
     * 枚举类型中的抽象方法必须被它的所有常量中的具体方法所覆盖(被称为特定于常量的方法实现)
     */
    public abstract int exec(int a, int b);
}
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把原有定义在抽象策略中的方法移植到枚举中,每个枚举成员就成为一个具体策略

客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 100;
        int y = 10;
        System.out.println(x + " + " + y + " = " + Calculator.PLUS.exec(x, y));
        System.out.println(x + " - " + y + " = " + Calculator.MINUS.exec(x, y));
    }
}
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代码量非常少,而且还有一个显著的优点:真实地面向对象

Calculator.PLUS.exec(x, y)类似于“拿出计算器(Calculator),对x和y进行加法运算(MINUS),并立刻执行(exec)”,这与我们日常接触逻辑非常相似

策略枚举是一个非常优秀和方便的模式(《Effective Java》中枚举相关条目也有详细介绍该模式),但是它受枚举类型的限制,每个枚举项都是public、final、static的,扩展性受到了一定的约束,因此在系统开发中,策略枚举一般担当不经常发生变化的角色。

源码地址:gitee.com/tianranll/j…

参考文献:《设计模式之禅》、《Effective Java》

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