【设计模式】行为型模式其九: 策略模式

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行为型模式其九: 《策略模式》

生活实例

image.png

当我们出行旅游时, 可以选择多种出行方式。 每一种出行方式都达到了目的，具体选择哪种取决于游客当前的想法和包包里的money。

策略模式概述

分析

  • 实现某个目标的途径不止一条，可根据实际情况选择一条合适的途径

软件开发：

  • 多种算法，例如排序、查找、打折等
  • 使用硬编码(Hard Coding)实现将导致系统违背开闭原则，扩展性差，且维护困难 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

策略模式定义

定义一系列算法，将每一个算法封装起来，并让它们可以相互替换。策略模式让算法可以独立于使用它的客户变化。

又称为政策(Policy)模式

每一个封装算法的类称之为策略(Strategy)类

策略模式提供了一种可插入式(Pluggable)算法的实现方案

策略模式结构

image.png

策略模式包含以下3个角色：

  • Context（环境类）
  • Strategy（抽象策略类）
  • ConcreteStrategy（具体策略类）

策略模式实例介绍

问题: 某软件公司为某电影院开发了一套影院售票系统，在该系统中需要为不同类型的用户提供不同的电影票打折方式，具体打折方案如下：

(1) 学生凭学生证可享受票价8折优惠。

(2) 年龄在10周岁及以下的儿童可享受每张票减免10元的优惠（原始票价需大于等于20元）。

(3) 影院VIP用户除享受票价半价优惠外还可进行积分，积分累计到一定额度可换取电影院赠送的礼品。

该系统在将来可能还要根据需要引入新的打折方式。

现使用策略模式设计该影院售票系统的打折方案。

抽象策略类代码

// 这里接口用于定义打折方式

//折扣类：抽象策略类
public interface Discount {
   public double calculate(double price);
}

具体策略类代码

//学生票折扣类：具体策略类

public class StudentDiscount implements Discount {
   private final double DISCOUNT = 0.8;
   public double calculate(double price) {
      System.out.println("学生票：");
      return price * DISCOUNT;
   }
}

//VIP会员票折扣类：具体策略类

public class VIPDiscount implements Discount {
   private final double DISCOUNT = 0.5;
   public double calculate(double price) {
      System.out.println("VIP票：");
      System.out.println("增加积分！");
      return price * DISCOUNT;
   }
}

//儿童票折扣类：具体策略类

public class ChildrenDiscount implements Discount {
   private final double DISCOUNT = 10;
   public double calculate(double price) {
      System.out.println("儿童票：");
      if(price>=20) {
         return price - DISCOUNT;
      }
      else {
         return price;
      }
   }
}

环境类

环境类（Context）的作用是将具体策略类（Concrete Strategy）封装起来，并提供一些对外接口，使得客户端可以通过环境类使用不同的具体策略类，从而实现不同的行为。环境类包含一个策略类的引用，客户端通过调用环境类的方法来执行相应的策略。

如果不使用环境类，客户端必须直接与具体策略类交互，这样会使得客户端和具体策略类之间的耦合度增加，不利于系统的扩展和维护。同时，如果需要切换不同的策略，客户端必须自己负责管理策略之间的关系，这样会增加客户端的复杂度。

//电影票类：环境类
public class MovieTicket {
   private double price;
   private Discount discount; //维持一个对抽象折扣类的引用
    
   // 输入初始价格
   public void setPrice(double price) {
      this.price = price;
   }

   //注入一个折扣类对象
   public void setDiscount(Discount discount) {
      this.discount = discount;
   }

   public double getPrice() {
      //调用折扣类的折扣价计算方法
      return discount.calculate(this.price);
   }
}

同样的，为了不修改源代码，我使用XML配置文件

XML配置文件

提醒一下: 里面写的是类的包路径加类名，为了jvm能读取到

<?xml version="1.0"?>
<config>
   <className>designpatterns.strategy.VIPDiscount</className>
</config>

XMLUtil读取

public class XMLUtil {
   //该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象
   public static Object getBean() {
      try {
         //创建DOM文档对象
         DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
         DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
         Document doc;
         doc =builder.parse(new File("./config.xml"));

         //获取包含类名的文本节点
         NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
         Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();
         String cName=classNode.getNodeValue();

         //通过类名生成实例对象并将其返回
         Class c=Class.forName(cName);
         Object obj=c.getConstructor().newInstance();
         return obj;
      }
      catch(Exception e) {
         e.printStackTrace();
         return null;
      }
   }
}

客户端测试

public class Client {
   public static void main(String args[]) {
      MovieTicket mt = new MovieTicket();
      double originalPrice = 60.0;
      double currentPrice;
      
      mt.setPrice(originalPrice);
      System.out.println("原始价为：" + originalPrice);
      System.out.println("---------------------------------");
         
      Discount discount;
      discount = (Discount)XMLUtil.getBean(); //读取配置文件并反射生成具体折扣对象
      mt.setDiscount(discount); //注入折扣对象
      
      currentPrice = mt.getPrice();
      System.out.println("折后价为：" + currentPrice);
   }
}

输出:

原始价为：60.0
VIP票：
增加积分！
折后价为：30.0

当我们想要使用不同的策略文件，就只需修改配置文件。

策略模式优缺点

模式优点:

  • 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
  • 提供了管理相关的算法族的办法
  • 提供了一种可以替换继承关系的办法
  • 可以避免多重条件选择语句
  • 提供了一种算法的复用机制，不同的环境类可以方便地复用策略类

模式缺点:

  • 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
  • 将造成系统产生很多具体策略类
  • 无法同时在客户端使用多个策略类

模式适用环境

  • 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种
  • 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，提高算法的保密性与安全性
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