Strategy Pattern 教你秒变“神枪手”

飞书技术
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image.png

目的

做一件事情有不同的实现方式，可以将变化的部分和不变的部分剥离开，去除大量的 if/else，提供高扩展性。

例子代码

比如我们想要带妹吃鸡，就要成为一个神枪手。在各种枪战游戏中，有各种不同的枪，我们要根据射程的不同选择不同的枪进行射击。

如果枪的子弹数量都不富裕，我们要用最少的子弹，最合适的方法达到最强伤害，最终大吉大利。

当我们距离对手：

  • 1米以内，使用平底锅(想我当时三级头三级甲，手持 AKM，满血满状态，三级包里药包无数，到了决赛圈被平底锅堵在墙角打死啦😢 )；
  • 100 米左右，使用冲锋枪；
  • 超过 1000 米，使用狙击枪(对于我这样的小菜鸡，基本流程是开一枪没打中，暴露位置，被别人一狙打死...囧)。
/**
 * 面条式代码判断最强武器
 */
public class NoodlesKillProcessor {    
    /**
     * 根据距离判断最好的武器击杀对手
     * @param distance
     */
    @BadSmell
    public static void killByDistance(int distance) {        

        if(distance < 0) {            
            throw new RuntimeException("距离咋还能是负数呢?");
        }        

        if(distance >= 0 && distance < 1) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("两步快速走过去");
            System.out.println("掏出平底锅呼他");         
            return;
        }        
        if(distance >= 1 && distance < 10) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("快速走过去");
            System.out.println("掏出手枪打他");           
            return;
        }        
        if(distance >= 10 && distance < 100) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("身体站直, 心态稳住");
            System.out.println("掏出冲锋枪打他");         
            return;
        }        
        if(distance >= 100 && distance < 1000) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("身体蹲下降低后坐力");
            System.out.println("掏出步枪");
            System.out.println("打开 3 倍镜");
            System.out.println("开枪射击");            
            return;
        }        
        if(distance >= 1000) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("趴在草丛里苟着");
            System.out.println("掏出狙击枪");
            System.out.println("打开 8 倍镜");
            System.out.println("开枪射击");            
            return;
        }
    }
}

问题分析

我觉得这有 3 个问题，具体分析如下：

01 可读性问题

我看这么多 if/else 语句，里面的 sout 语句目前三四行也还好，如果我们有上百行的语句，里面也有很多 if/else，这样都不知道下个主 if 跑哪去啦 😳

02 重复性问题

全都需要发现敌人，如果发现敌人是个成百上千行代码，就很麻烦啦。

03 可维护性问题

如果这时候我们新增了一种枪，比如是霰弹枪，适用 10 到 20 的时候使用，这时候我们就需要在加一个 if 语句如下:

//**
 * 面条式代码判断最强武器
 */
 public class NoodlesKillProcessor {    

    /**
     * 根据距离判断最好的武器击杀对手
     * @param distance
     */
    @BadSmell
    public static void killByDistance(int distance) {        

        if(distance < 0) {            
            throw new RuntimeException("距离咋还能是负数呢?");
        }        
        if(distance >= 0 && distance < 1) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("两步快速走过去");
            System.out.println("掏出平底锅呼他");         
            return;
        }        
        if(distance >= 1 && distance < 10) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("快速走过去");
            System.out.println("掏出手枪打他");           
            return;
        }        
        if(distance >= 10 && distance < 20) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("身体站直, 瞄准");
            System.out.println("打一枪算一枪");           
            return;
        }        
        if(distance >= 20 && distance < 100) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("身体站直, 心态稳住");
            System.out.println("掏出冲锋枪打他");         
            return;
        }        
        if(distance >= 100 && distance < 1000) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("身体蹲下降低后坐力");
            System.out.println("掏出步枪");
            System.out.println("打开 3 倍镜");
            System.out.println("开枪射击");            
            return;
        }        
        if(distance >= 1000) {
            System.out.println("发现敌人");
            System.out.println("趴在草丛里苟着");
            System.out.println("掏出狙击枪");
            System.out.println("打开 8 倍镜");
            System.out.println("开枪射击");            
            return;
        }
    }
}

这个看着也没啥大问题的样子，不就是加了个 if 么，但是由于我们改动了这个文件，测试同学问我们需要测试哪些功能，说是测一种枪需要 5 天 🤦‍

问题来啦，本来说是你增加一种枪, 需要测 5 天，但是现在你说改了这文件，上下可能有些局部变量共享的，或者有些方法可能改了入参的值，这些有负作用的方法被调用啦，所以可能狙击枪也得测一测，可能手枪也得测一测。

测试同学崩了，本来 5 天的工作量，搞成了 5 * 6 天，一个月都在测枪 😫

初步尝试解决

我们先定义好一个基础类，解决一下可读性问题和重复性问题。

定义一个基础武器类：

/**
 * 抽象的枪
 */
public abstract class Weapon {    

    /**
     * 发现敌人
     */
    protected void findEnemy() {
        System.out.println("发现敌人");
    }    
    /**
     * 开枪前的动作
     */
    protected abstract void preAction();    
    /**
     * 开枪
     */
    protected abstract void shoot();    
    /**
     * 整体的动作
     */
    public void kill() {
        findEnemy();
        preAction();
        shoot();
    }
}

逐个实现武器的具体类、平底锅、冲锋枪、步枪等类如下:


/**
 * 平底锅
 */
public class Pan extends Weapon {    
    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("两步快速走过去");
    }    
    @Override
    protected void shoot() {
        System.out.println("掏出平底锅呼他");
    }
}

/**
 * 手枪类
 */
public class Pistol extends Weapon {    

    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("快速走过去");
    }    
    @Override

    protected void shoot() {
        System.out.println("掏出手枪打他");
    }
}

/**
 * 霰弹枪
 */
public class Shotgun extends Weapon {    
    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("身体站直, 瞄准");
    }    
    @Override
    protected void shoot() {
        System.out.println("打一枪算一枪");
    }
}

/**
 * 狙击枪
 */
public class SniperRifle extends Weapon {    

    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("趴在草丛里苟着");
        System.out.println("掏出狙击枪");
        System.out.println("打开 8 倍镜");
    }    
    @Override 
    protected void shoot() {
        System.out.println("开枪射击");
    }
}

/**
 * 冲锋枪
 */
public class SubmachineGun extends Weapon {    
    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("身体站直, 心态稳住");
    }    
    @Override
    protected void shoot() {
        System.out.println("掏出冲锋枪打他");
    }
}

我们的方法就可以改动得更清晰啦

/**
 * 抽象出类代码判断最强武器
 */
public class WeaponKillProcessor {    

    /**
     * 根据距离判断最好的武器击杀对手
     * @param distance
     */
    @BadSmell
    public static void killByDistance(int distance) {        

        if (distance < 0) {            

            throw new RuntimeException

            ("距离咋还能是负数呢?");

        }
        Weapon weapon = null;        

        if (distance >= 0 && distance < 1) {
            weapon = new Pan();
        } else if (distance >= 1 && distance < 10) {
            weapon = new Pistol();
        } else if (distance > 10 && distance < 20) {
            weapon = new Shotgun();
        } else if (distance >= 20 && distance < 100) {
            weapon = new SubmachineGun();
        } else if (distance >= 100 && distance < 1000) {
            weapon = new Rifle();
        } else if (distance >= 1000) {
            weapon = new SniperRifle();
        }
        
        weapon.kill();
    }
}

类图如下:

image.png

使用策略模式

上面的代码没有解决最根本的问题，也就是去除 if/else，所用的方法其实就是将 if else 转换为 for，这样的代码后续添加枪就不需要再增加新的类型啦。

我们先定义一个通用的策略模式接口如下：

/**
 * 策略模式
 */
public interface Strategy
<T extends AbstractStrategyRequest,
R extends AbstractStrategyResponse> {    
    /* 
     * 执行策略
     * @param request
     * @return
     */
    R executeStrategy(T request);
}

入参和出参都是基本的抽象类：

/**
 * 策略模式抽象入参
 */
public abstract class AbstractStrategyRequest {
}
/**
 * 策略模式抽象出参
 */
public abstract class AbstractStrategyResponse {
}

实现一个武器抽象类实现接口：

public abstract class WeaponStrategy implements 
Strategy<WeaponStrategyRequest,
AbstractStrategyResponse> {    
    /**
     * 发现敌人
     */
    protected void findEnemy() {
        System.out.println("发现敌人");
    }    
    /**
     * 开枪前的动作
     */
    protected abstract void preAction();    

    /**
     * 开枪
     */
    protected abstract void shoot();    
    /**
     * 获取距离范围
     * @return
     */
    protected abstract Range<Integer> queryDistanceRange();    
    /**
     * 整体的动作
     */
    public void kill() {
        findEnemy();
        preAction();
        shoot();
    }    
    @Override
    public AbstractStrategyResponse
        executeStrategy(WeaponStrategyRequest request) {
        System.out.println("距离敌人 " + request.getDistance());
        kill();        
        return null;
    }
}

其中的 Range 类实现如下：

/**
 * 范围类
 * @param <T>
 */
@Data
@AllArgsConstructor
public class Range<T extends Comparable<T>> {    
    private T start;    
    private T end;    
    public Range(T start, T end) {        
        this.start = start;        
        this.end = end;
    }    
    private boolean isIncludeStart = true;    
    private boolean isIncludeEnd = false;    

    /**
     * 判断是否在范围内
     * @param target
     * @return
     */
    public boolean inRange(T target) {        
        if(isIncludeStart) {            
            if(start.compareTo(target) > 0) {                
                return false;
            }
        } else {            
            if(start.compareTo(target) >= 0) {                
                return false;
            }
        }        
        if(isIncludeEnd) {            
            if(end.compareTo(target) < 0) {                
                return false;
            }
        } else {            
            if(end.compareTo(target) <= 0) {                
                return false;
            }
        }        
        return true;
    }
}

依次实现这个抽象武器策略类：

/**
 * 平底锅
 */
public class PanStrategy extends WeaponStrategy {    
    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("二步快速走过去");
    }    
    @Override
    protected void shoot() {
        System.out.println("掏出平底锅呼他");
    }    
    @Override
    protected Range<Integer> queryDistanceRange() {     
        return new Range<>(0, 1);
    }
}

/**
 * 手枪类
 */
public class PistolStrategy extends WeaponStrategy {    
    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("快速走过去");
    }    
    @Override
    protected void shoot() {
        System.out.println("掏出手枪打他");
    }    
    @Override
    protected Range<Integer> queryDistanceRange() {     
        return new Range<>(1, 10);
    }
}

/**
 * 步枪
 */
public class RifleStrategy extends WeaponStrategy {    
    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("身体蹲下降低后坐力");
        System.out.println("掏出步枪");
        System.out.println("打开 3 倍镜");
    }    
    @Override
    protected void shoot() {
        System.out.println("开枪射击");
    }    
    @Override
    protected Range<Integer> queryDistanceRange() {     
        return new Range<>(100, 1000);
    }
}
/**
 * 霰弹枪
 */
public class ShotgunStrategy extends WeaponStrategy {    
    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("身体站直, 瞄准");
    }    
    @Override
    protected void shoot() {
        System.out.println("打一枪算一枪");
    }    
    @Override
    protected Range<Integer> queryDistanceRange() {     
        return new Range<>(10, 20);
    }
}

/**
 * 狙击枪
 */
public class SniperRifleStrategy extends WeaponStrategy {    
    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("趴在草丛里苟着");
        System.out.println("掏出狙击枪");
        System.out.println("打开 8 倍镜");
    }    
    @Override
    protected void shoot() {
        System.out.println("开枪射击");
    }    
    @Override
    protected Range<Integer> queryDistanceRange() {     
        return new Range<>(1000, Integer.MAX_VALUE);
    }
}

/**
 * 冲锋枪
 */
public class SubmachineGunStrategy extends WeaponStrategy {    
    @Override
    protected void preAction() {
        System.out.println("身体站直, 心态稳住");
    }    
    @Override
    protected void shoot() {
        System.out.println("掏出冲锋枪打他");
    }    
    @Override
    protected Range<Integer> queryDistanceRange() {     
        return new Range<>(20, 100);
    }
}

定义一个上下文类来对入参进行路由：

/**
 * 策略上下文, 用来路由策略
 */
public class StrategyContext {
    public static final List<WeaponStrategy>
        WEAPON_STRATEGYS = new ArrayList<>();
    static {
        WEAPON_STRATEGYS.add(new PanStrategy());
        WEAPON_STRATEGYS.add(new PistolStrategy());
        WEAPON_STRATEGYS.add(new RifleStrategy());
        WEAPON_STRATEGYS.add(new ShotgunStrategy());
        WEAPON_STRATEGYS.add(new SniperRifleStrategy());
        WEAPON_STRATEGYS.add(new SubmachineGunStrategy());
    }
    public static void execute(Integer distance) {
        WEAPON_STRATEGYS.stream().
        filter((weaponStrategy -> {
            Range<Integer> integerRange =
                weaponStrategy.queryDistanceRange();
            return integerRange.inRange(distance);
        })).
        findAny().
        get().
        executeStrategy(
            new WeaponStrategyRequest(distance));
    }
}

最后在主方法里面调用就好啦：

public class App {    
public static void main(String[] args) {        
        StrategyContext.execute(89);
    }
}

结果如下：

距离敌人 89

发现敌人

身体站直，心态稳住

掏出冲锋枪打他

类图如下：

image.png

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