一文搞懂设计模式—策略模式

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在软件开发中，经常会遇到需要根据不同的条件来实现不同行为的场景。这种场景下，策略模式（Strategy Pattern）就是一种非常有用的设计模式。

策略模式属于行为型模式，允许我们定义一系列算法，并将其封装在独立的策略类中，使得它们可以互相替换。通过使用策略模式，我们能够灵活地选择和切换不同的算法，而无需修改原有的代码，替代⼤量 if else 的逻辑。

使用场景

策略模式通常在以下情况下被使用：

当存在多种实现方式，且需要在运行时动态选择具体实现时，策略模式非常有用。例如，一个购物应用可能需要根据用户的会员等级来计算折扣，不同等级对应不同的计算方式，这时就可以使用策略模式来实现。
当存在一组类似的行为，只是实现细节略有不同，但又不希望通过继承来添加新的子类时，策略模式也很适用。它将这组行为封装在独立的策略类中，并通过委托的方式在上下文对象中使用。

例如：

支付方式选择：一个电子商务平台可以根据用户的选择来使用不同的支付策略，例如信用卡支付、支付宝支付、微信支付等。
排序算法选择：一个排序工具可以根据用户的需求选择不同的排序算法，例如快速排序、归并排序等。
数据验证：一个表单验证工具可以根据不同的验证规则采用不同的验证策略，例如长度验证、格式验证等。

这些只是策略模式的一些例子，实际应用场景非常丰富。通过使用策略模式，我们可以将算法或行为与具体的业务逻辑解耦，使得系统更加灵活和可扩展。

策略模式实现

在策略模式中，有三个核心角色：上下文（Context）、策略接口（Strategy）和具体策略类（Concrete Strategy）。

上下文（Context）：封装了具体策略的执行逻辑，提供给客户端使用的接口。上下文通常包含一个指向策略接口的引用，用于调用具体策略的方法。
策略接口（Strategy）：定义了一组算法或行为的公共接口，所有具体策略都必须实现该接口。
具体策略类（Concrete Strategy）：实现了策略接口，提供了具体的算法或行为。

下面我们来实现一下策略模式：

步骤 1

创建策略接口。

java 复制代码

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

步骤2

创建策略接口实现类。

java 复制代码

//具体策略类
public class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("使用信用卡支付：" + amount);
        // 具体的支付逻辑
    }
}

java 复制代码

public class WeChatPay implements PaymentStrategy {
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("使用微信支付：" + amount);
        // 具体的支付逻辑
    }
}

注意：在实际项目中，我们一般通过工厂方法模式来实现策略类的声明。

实现关系如下：

步骤 3

创建 Context 类。

java 复制代码

// 上下文类
public class PaymentContext {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;
    
    public PaymentContext(PaymentStrategy paymentStrategy) {
        this.paymentStrategy = paymentStrategy;
    }
    
    public void pay(double amount) {
        paymentStrategy.pay(amount);
    }
}

调用一下：

java 复制代码

// 使用示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        PaymentStrategy strategy = new CreditCardPayment();
        PaymentContext context = new PaymentContext(strategy);
        context.pay(100.0);
        
        strategy = new WeChatPay();
        context = new PaymentContext(strategy);
        context.pay(200.0);
    }
}

输出：

使用信用卡支付：100.0
使用微信支付：200.0

在上面的代码中，我们定义了一个 PaymentStrategy 接口作为策略接口，两个具体的策略类 CreditCardPayment 和 WeChatPay 实现了该接口。然后，我们创建了一个 PaymentContext 上下文对象，并根据需要传入不同的策略实例进行支付操作。

策略模式的优缺点

策略模式的优点包括：

松耦合：策略模式将不同的策略封装在独立的类中，与上下文对象解耦，增加了代码的灵活性和可维护性。
易于扩展：可以通过添加新的策略类来扩展系统的功能，无需修改现有代码。
符合开闭原则：对于新的策略，无需修改上下文对象，只需要实现新的策略接口即可。

策略模式的缺点包括：

类数量增多：每个具体策略都需要一个独立的类，如果策略较多，将导致类的数量增加。
上层必须知道所有策略类：上层模块必须知道有哪些策略，并选择合适的策略进行使用，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。

注意事项： 如果一个系统的策略多于四个，就需要考虑使用混合模式，解决策略类膨胀的问题，否则日后的系统维护就会成为一个烫手山芋。

策略模式优化

使用Map取消 Context 类

我们可以将策略实现类放进 Map 中，根据 key 去选择具体的策略，就不必事先定义 Context 类。

java 复制代码

public static void main(String[] args) {
        Map<String, PaymentStrategy> map=new HashMap<>();
        map.put("CREDIT_CARD", new CreditCardPayment());
        map.put("WECHAT_PAY",new WeChatPay());

        map.get("CREDIT_CARD").pay(100.0);
        map.get("WECHAT_PAY").pay(200.0);
    }

策略枚举解决策略类膨胀

策略枚举可以解决策略类过多的问题。

我们对原装的策略模式进行改造，把原有定义在抽象策略中的方法移植到枚举中，让枚举成员成为一个具体策略。

java 复制代码

@Slf4j
public enum PaymentStrategyEnum {
    CREDIT_CARD {
        @Override
        public void pay(double amount) {
            log.info("使用信用卡支付：" + amount);
            // 具体的支付逻辑
        }
    },
    WECHAT_PAY {
        @Override
        public void pay(double amount) {
            log.info("使用微信支付：" + amount);
            // 具体的支付逻辑
        }
        
    };

    public abstract void pay(double amount);
}

在上面的代码中，我们定义了一个枚举类型 PaymentStrategy，其中包含两个枚举常量 CREDIT_CARD 和 WECHAT_PAY。每个枚举常量都重写了 pay() 方法，用于具体的支付逻辑。

java 复制代码

// 使用示例
public static void main(String[] args) {
        Map<String, PaymentStrategyEnum> map=new HashMap<>();
        map.put("CREDIT_CARD",  PaymentStrategyEnum.CREDIT_CARD);
        map.put("WECHAT_PAY", PaymentStrategyEnum.WECHAT_PAY);

        map.get("CREDIT_CARD").pay(100.0);
        map.get("WECHAT_PAY").pay(200.0);
    }

注意：策略枚举是一个非常优秀和方便的模式，但是它受枚举类型的限制，每个枚举项都是 public、final、static 的，扩展性受到了一定的约束，因此在系统开发中，策略枚举一般担当不经常发生变化的角色。

SpringBoot中的策略模式

SpringBoot中使用策略模式更加方便：

java 复制代码

public interface Test {
    void print(String name);
}

java 复制代码

@Service("testA")
@Slf4j
public class TestA implements Test{
    @Override
    public void print(String name) {
        log.info("实现类A"+name);
    }
}

java 复制代码

@Service("testB")
@Slf4j
public class TestB implements Test{
    @Override
    public void print(String name) {
        log.info("实现类B"+name);
    }
}

使用的时候 @Autowired 或者 @Resource 即可，SpringBoot会帮我们把实现类自动注入注入Map。

java 复制代码

@Resource
private Map<String,Test> map;

java 复制代码

Test test = map.get("你想拿出的具体策略类");
test.print("hello world");

总结

策略模式是一种强大而灵活的设计模式，它可以帮助我们处理不同的算法或行为，并使系统更具可维护性和扩展性。通过封装具体的策略类和使用上下文对象，我们可以轻松地选择和切换不同的策略，而无需修改现有的代码。