设计模式｜策略模式

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策略模式（Strategy Pattern）是一种行为设计模式，它允许在运行时选择算法的行为。它定义了一系列算法，将每个算法封装起来，并且使它们可以互相替换。策略模式可以使算法独立于使用它的客户端而变化。

策略模式的结构

策略模式包括以下结构：

Context（上下文）：上下文是持有一个策略引用的类。上下文将客户端的请求委派给策略对象，客户端通过上下文来与策略进行交互。
Strategy（策略）：策略是一个接口或抽象类，定义所有支持的算法的公共接口。它使得算法可以相互替换，而不影响使用算法的客户端。
ConcreteStrategy（具体策略）：具体策略实现了策略接口，提供了算法的具体实现。

策略模式的使用场景

策略模式在以下情况下可以被考虑使用：

算法需要灵活变化：当系统中某个算法的实现经常变化，并且希望在运行时能够灵活选择不同算法时，策略模式就能够胜任这个任务。
避免使用条件语句：当一个类有多个行为，而这些行为在代码中通过条件语句进行切换时，策略模式可以避免使用大量的条件语句，提高代码的可读性和可维护性。
相同行为的多种实现：当一个类的某个行为有多种不同的实现方式，可以使用策略模式来封装这些实现，使得可以在运行时动态切换。
算法独立于客户端：当算法涉及的数据不应该被客户端暴露，或者算法的实现对客户端无关紧要时，使用策略模式可以保持算法的封装性。
系统有许多类，而它们之间只有一些区别：当一系列类仅仅是行为有所不同，可以使用策略模式来避免大量的相似类的产生。
支持开放/封闭原则：策略模式支持对算法的独立扩展，使得新增的算法不需要修改现有的代码，符合开放/封闭原则。
需要在运行时动态选择算法：当需要在运行时动态地选择算法时，策略模式是一个很好的选择，因为它允许客户端在不修改代码的情况下切换算法。

总的来说，策略模式适用于需要在运行时选择算法 的场景，以及希望将算法的实现与调用方解耦的情况。

策略模式的优缺点

优点

算法的独立性：通过将算法封装在独立的策略类中，可以使得它们易于切换、理解和扩展，而不会影响到上下文。
避免条件语句：策略模式可以避免大量的条件语句，使代码更加清晰、易于维护。
增强了对象的封装性：每个具体策略都是一个独立的类，策略模式有助于避免使用复杂的条件逻辑，并且使得每个策略的实现可以更加独立。

缺点

增加类的数量：引入策略模式会增加系统中类的数量，每个具体策略都需要一个单独的类，这可能会导致类的数量增多，增加了系统的复杂度和理解难度。
客户端必须了解所有的策略：在使用策略模式时，客户端必须了解所有可用的策略，并且决定使用哪一个策略。这可能会增加客户端的复杂性。
增加对象之间的通信开销：在策略模式中，上下文对象和具体策略对象之间需要进行通信，这可能会增加对象之间的通信开销，特别是在需要频繁切换策略的情况下。
选择正确的策略：选择正确的策略可能会带来一定的复杂性。如果策略选择不当，可能会导致性能下降或者产生错误的结果。
可能导致类爆炸：如果系统中有大量的策略，可能会导致类的爆炸，增加维护和理解的复杂度。

尽管策略模式存在一些缺点，但在很多情况下，这些缺点都可以通过合理的设计和权衡来解决。在需要根据不同的情况选择不同的算法时，策略模式仍然是一个非常有用的设计模式。

策略模式的示例

假设有一个电商平台，根据不同的支付方式（策略），计算订单的最终价格。我们可以通过策略模式来实现：

java 复制代码

// 定义策略接口
interface PaymentStrategy {
    double calculate(double amount);
}

// 具体策略实现
class CardPaymentStrategy implements PaymentStrategy {
    @Override
    public double calculate(double amount) {
        return amount * 0.98; // 2% discount for card payment
    }
}

class PayPalPaymentStrategy implements PaymentStrategy {
    @Override
    public double calculate(double amount) {
        return amount * 0.95; // 5% discount for PayPal payment
    }
}

// 上下文
class ShoppingCart {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;

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

    public double checkout(double amount) {
        // 计算最终价格
        return paymentStrategy.calculate(amount);
    }
}

// 使用示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
        cart.setPaymentStrategy(new PayPalPaymentStrategy()); // 选择 PayPal 支付方式
        double amount = 100;
        double finalAmount = cart.checkout(amount);
        System.out.println("Final amount after payment: " + finalAmount);
    }
}

在这个示例中，通过将不同的支付方式封装在不同的策略类中，客户端（即购物车）可以根据需要选择不同的支付方式，而不需要修改购物车的代码。这样使得系统更加灵活和可扩展。