在实际的项目开发中,策略模式也比较常用。最常见的应用场景是,利用它来避免冗长的 if-else 或 switch 分支判断。它也可以像模板模式那样,提供框架的扩展点等。
1. 策略模式的定义
策略模式,英文全称是 Strategy Design Pattern。定义一族算法类,将每个算法分别封装起来,让它们可以互相替换。策略模式可以使算法的变化独立于使用它们的客户端(这里的客户端代指使用算法的代码)。
Define a family of algorithms, encapsulate each one, and make them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients that use it.
2. 策略模式的实现
策略模能起到解耦的作用,它解耦的是策略的定义、创建、使用这三部分。
2.1 策略的定义
策略类的定义比较简单,包含一个策略接口和一组实现这个接口的策略类。因为所有的策略类都实现相同的接口,所以,客户端代码基于接口而非实现编程,可以灵活地替换不同的策略。
2.3 策略的创建
策略模式会包含一组策略,在使用它们的时候,一般会通过类型(type)来判断创建哪个策略来使用。为了封装创建逻辑,我们需要对客户端代码屏蔽创建细节。我们可以把根据 type 创建策略的逻辑抽离出来,放到工厂类中。
- 策略类是无状态的,不包含成员变量,只是纯粹的算法实现,这样的策略对象是可以被共享使用的,不需要在每次调用 getStrategy() 的时候,都创建一个新的策略对象。针对这种情况,事先创建好每个策略对象,缓存到工厂类中,用的时候直接返回。
- 如果策略类是有状态的,根据业务场景的需要,希望每次从工厂方法中,获得的都是新创建的策略对象,而不是缓存好可共享的策略对象。
2.4 策略的使用
策略模式包含一组可选策略,客户端代码一般如何确定使用哪个策略呢?最常见的是运行时动态确定使用哪种策略,这也是策略模式最典型的应用场景。“运行时动态”指的是,我们事先并不知道会使用哪个策略,而是在程序运行期间,根据配置、用户输入、计算结果等这些不确定因素,动态决定使用哪种策略。
“非运行时动态确定”,并不能发挥策略模式的优势。在这种应用场景下,策略模式实际上退化成了“面向对象的多态特性”或“基于接口而非实现编程原则”。
3. 如何利用策略模式避免分支的判断?
实际上,这得益于策略工厂类。在工厂类中们用 Map 来缓存策略,根据 type 直接从 Map 中获取对应的策略,从而避免 if-else 分支判断逻辑。状态模式来避免分支判断逻辑的时候,使用的也是同样的套路。本质上都是借助“查表法”,根据 type 查表(代码中的 strategies 就是表)替代根据 type 分支判断。
如果业务场景需要每次都创建不同的策略对象,就要用另外一种工厂类的实现方式。这种实现方式相当于把原来的 if-else 分支逻辑从使用代码转移到工厂类中了。
4. 策略模式的代码实现
type EvictionAlgo interface {
evict(storage map[string]string)
adjustKey(storage map[string]string, key string)
}
type LRUAlgo struct {
}
func (L *LRUAlgo) adjustKey(storage map[string]string, key string) {
fmt.Printf("adjust key: %s by lru strategy\n", key)
}
func (L *LRUAlgo) evict(storage map[string]string) {
fmt.Println("Evicting by lru strategy")
}
type LFUAlgo struct {
}
func (L *LFUAlgo) adjustKey(storage map[string]string, key string) {
fmt.Printf("adjust key: %s by lfu strategy\n", key)
}
func (L *LFUAlgo) evict(storage map[string]string) {
fmt.Println("Evicting by lfu strategy")
}
type FIFOAlgo struct {
}
func (F *FIFOAlgo) adjustKey(storage map[string]string, key string) {
fmt.Printf("adjust key: %s by fifo strategy\n", key)
}
func (F *FIFOAlgo) evict(storage map[string]string) {
fmt.Println("Evicting by fifo strategy")
}
type Cache struct {
storage map[string]string
evictionAlgo EvictionAlgo
size int
capacity int
}
func NewCache(algo EvictionAlgo, capacity int) *Cache {
return &Cache{
storage: make(map[string]string),
evictionAlgo: algo,
capacity: capacity,
}
}
func (c *Cache) SetEvictionAlgo(algo EvictionAlgo) {
c.evictionAlgo = algo
}
func (c *Cache) Get(key string) string {
value := c.storage[key]
c.evictionAlgo.adjustKey(c.storage, key)
return value
}
func (c *Cache) Add(key, value string) {
if c.size == c.capacity {
c.evict()
}
c.size++
c.storage[key] = value
}
func (c *Cache) evict() {
c.evictionAlgo.evict(c.storage)
c.size--
}
// 客户端使用
func TestCache(t *testing.T) {
lru := &LRUAlgo{}
cache := NewCache(lru, 2)
cache.Add("1", "1")
cache.SetEvictionAlgo(&LFUAlgo{})
cache.Add("2", "2")
cache.SetEvictionAlgo(&FIFOAlgo{})
cache.Add("3", "3")
val := cache.Get("3")
t.Log(val)
}