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策略模式(Strategy Pattern)

策略模式(Strategy Pattern)

作者: 筱湮 | 来源:发表于2023-02-04 16:49 被阅读0次

    说明:本文为《设计模式之禅》的阅读笔记,主要总结精华和记录自己的部分理解。代码部分由Kotlin实现。

    1. 定义

    策略模式(Strategy Pattern)也叫政策模式(Policy Pattern)。

    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。

    通俗理解:该模式定义了一系列算法,并将每个算法封装起来,使它们可以相互替换,且算法的变化不会影响使用算法的客户。策略模式属于对象行为模式,它通过对算法进行封装,把使用算法的责任和算法的实现分割开来,并委派给不同的对象对这些算法进行管理。

    策略模式的通用类图如下:


    策略模式的通用类图.png

    其中,有三个角色:

    • Context封装角色
      它也叫做上下文角色,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。

    • Strategy抽象策略角色
      策略、算法家族的抽象,通常为接口,定义每个策略或算法必须具有的方法和属性。

    • ConcreteStrategy具体策略角色
      实现抽象策略中的操作,该类含有具体的算法。

    策略模式的通用源码如下:
    代码清单1 策略模式通用代码

    // 抽象策略
    interface Strategy {
        // 策略模式的运算法则
        fun doSomething()
    }
    
    // 具体策略
    class ConcreteStrategy1: Strategy {
        override fun doSomething() {
            println("具体策略ConcreteStrategy1 的运算法则")
        }
    }
    
    // 具体策略
    class ConcreteStrategy2: Strategy {
        override fun doSomething() {
            println("具体策略ConcreteStrategy2 的运算法则")
        }
    }
    
    // 封装角色
    // 构造函数设置具体策略
    class Context(private val strategy: Strategy) {
    
        // 封装后的策略方法
        fun doAnything() {
            strategy.doSomething()
        }
    }
    
    // 场景类
    fun main(args: Array<String>) {
        // 声明一个具体的策略
        val strategy: Strategy = ConcreteStrategy1()
        // 声明上下文对象
        val context = Context(strategy)
        //执行封装后的方法
        context.doAnything()
    }
    

    运行结果:

    具体策略ConcreteStrategy1 的运算法则
    
    Process finished with exit code 0
    

    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。那它和代理模式有什么差别?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。

    再来看一个具体的实例。
    购买电影票时,提供了多种折扣方式,根据折扣类型进行打折。使用策略模式来实现。

    类图如下:


    电影票打折类图.png

    代码清单2 电影票打折

    // 抽象策略类-折扣
    interface Discount {
        fun calculate(price: Float): Float
    }
    
    // 具体策略类-儿童折扣
    class ChildrenDiscount : Discount {
        override fun calculate(price: Float): Float {
            return price - 10
        }
    }
    
    // 具体策略类-学生折扣
    class StudentDiscount: Discount {
        override fun calculate(price: Float): Float {
            return price * 0.9F
        }
    }
    
    // 具体策略类-Vip折扣
    class VipDiscount : Discount {
        override fun calculate(price: Float): Float {
            return price * 0.7F
        }
    }
    
    // 封装类
    class MovieTicket(private val discount: Discount) {
    
        var originalPrice: Float = 0F
    
        // 封装后的策略方法
        fun getPrice(): Float {
            return discount.calculate(originalPrice)
        }
    }
    
    // 场景类
    fun main(args: Array<String>) {
    
        // ----------------------------- movie ticket -----------------------------
        val discount: Discount = VipDiscount()
        val movieTicket = MovieTicket(discount)
        movieTicket.originalPrice = 60F
        val currentPrice = movieTicket.getPrice()
        println("票价为:$currentPrice,折扣类型:${discount.javaClass.simpleName}")
    }
    
    

    运行结果:

    票价为:42.0,折扣类型:VipDiscount
    
    Process finished with exit code 0
    

    2. 策略模式的优缺点

    2.1 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,我们想想看会是什么样子?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
      这甚至都不用说是它的优点,因为它太明显了。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OCP原则

    2.2 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,我只是想使用了一个策略,我凭什么就要了解这个策略呢?那要你的封装类还有什么意义?这是原装策略模式的一个缺点,幸运的是,我们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。

    策略模式特点总结

    1. 使用策略模式可以避免使用多重条件语句,如 if…else 语句、switch…case 语句;
    2. 提供了一系列的可供重用的策略实现,适合使用继承可以把公共代码转移到父类里面,从而避免重复的代码;
    3. 提供了对开闭原则的完美支持,可以在不修改原代码的情况下,灵活增加新策略实现;
    4. 策略模式会新增很多的策略类,增加了维护难度

    3. 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。

    策略模式的注意事项

    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。

    4. 最佳实践

    策略模式在项目中使用得非常多,但它单独使用的地方就比较少,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

    附1:思维导图


    策略模式 (Strategy Pattern).png

    附2:代码实现 https://github.com/ooxiaoyan/StrategyPattern

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