策略模式本质：多态性的精髓

不写代码的程序员
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在面向对象编程的世界中，多态性是一颗耀眼的明星，它赋予了对象以根据上下文变化而展现不同行为的能力。而在设计模式中，策略模式（Strategy Pattern）恰恰是多态性最闪耀的展示之一，充分发挥了多态性的本质。

从多态性谈起

多态性是面向对象编程的重要概念，它能够让对象在不同情境下表现出不同的行为，即使它们拥有相同的接口。多态性在编译时和运行时两个层面上体现，后者也称为动态多态性。

策略模式中的多态性

策略模式是一种典型的行为型设计模式，其核心思想是将不同的算法封装成不同的策略类，然后通过上下文类来管理这些策略。每个具体策略类都实现了相同的策略接口，保证了它们具有一致的方法签名。

策略模式之所以能够体现多态性，正是因为客户端在运行时可以根据需要选择不同的策略，而上下文类则会基于所选策略的具体实现来调用相应的方法。在这个过程中，实际执行的是所选策略的具体代码，这就是多态性的活灵活现的展现。

策略模式的关键组件包括：

  • 策略接口（Strategy Interface）： 定义不同策略类的共同接口，通常包含一个或多个方法。
  • 具体策略类（Concrete Strategies）： 实现策略接口，提供具体的算法实现。
  • 上下文类（Context）： 包含一个策略接口的成员变量，用于持有具体策略的实例。上下文类提供方法，允许客户端设置和切换策略，并在需要时执行策略。

示例：多态性在策略模式中的应用

考虑一个在线商城，用户可以选择不同的支付方式进行付款，如信用卡、支付宝、微信支付等。使用策略模式，可以将不同支付方式封装成具体策略类，然后通过上下文类在运行时选择合适的支付策略。

classDiagram
  direction TB
  class PaymentStrategy{
      <<interface>>
      pay(amount)
  }

  class PaymentContext{
      -strategy: PaymentStrategy
      +setPaymentStrategy(strategy) 
      +executePayment(amount)
  }

  class CreditCardPayment{
      pay(amount)
  }

  class AlipayPayment{
      pay(amount)
  }

  PaymentStrategy <|-- CreditCardPayment
  PaymentStrategy <|-- AlipayPayment

  PaymentContext o-- PaymentStrategy

// 策略接口
interface PaymentStrategy {
    void pay(int amount);
}

// 具体策略类：信用卡支付
class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " via Credit Card.");
    }
}

// 具体策略类：支付宝支付
class AlipayPayment implements PaymentStrategy {
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " via Alipay.");
    }
}

// 上下文类：支付上下文
class PaymentContext {
    private PaymentStrategy strategy;

    public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void executePayment(int amount) {
        strategy.pay(amount);
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        PaymentContext context = new PaymentContext();

        PaymentStrategy creditCardPayment = new CreditCardPayment();
        context.setPaymentStrategy(creditCardPayment);
        context.executePayment(100);

        PaymentStrategy alipayPayment = new AlipayPayment();
        context.setPaymentStrategy(alipayPayment);
        context.executePayment(200);
    }
}

优点和适用场景

策略模式具有以下优点：

  • 解耦：策略模式将算法的具体实现与客户端分离，使得它们可以独立变化，减少了代码之间的耦合度。
  • 可扩展性：可以轻松地添加新的策略类，而无需修改现有代码。
  • 灵活性：允许客户端在运行时选择不同的策略，以适应不同情境的需求。

策略模式适用于以下场景：

  • 在不同情境下需要切换不同的算法或行为。
  • 需要避免在代码中使用大量的条件语句来选择算法的实现。
  • 需要对算法的实现进行封装，使其易于替换和扩展。

总结

策略模式是一种非常有用的设计模式，适用于需要在不同情境下切换不同算法的场景。它通过将不同的算法封装成独立的策略类，使客户端代码能够在运行时选择合适的策略，从而实现灵活性和可扩展性。策略模式的设计思想有助于避免代码复杂性和耦合度增加的问题。

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