设计模式-策略模式

什么是策略模式

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为设计模式，它允许在不同的算法或策略之间进行切换或替换，而不影响客户端代码的稳定性。在策略模式中，将可变的行为封装到不同的策略类中，然后通过一个统一的接口来访问它们。

策略模式主要包含三个角色：策略接口、具体策略类和上下文类。策略接口定义了所有策略类的公共方法，具体策略类实现了策略接口，并提供了具体的算法实现，上下文类中持有一个策略接口的引用，并通过接口调用不同的策略。

使用策略模式可以有效地避免代码中大量的条件判断语句，提高代码的可维护性和扩展性。同时，策略模式也符合开闭原则，对扩展开放，对修改封闭。

举个例子，假设有一个图形绘制程序，根据用户的选择可以绘制不同的图形，如圆形、矩形和三角形。可以使用策略模式将不同的绘制算法封装到具体策略类中，然后在上下文类中通过选择不同的策略来实现不同的绘制效果。这样，当需要增加新的图形类型时，只需要新增对应的具体策略类，而不需要修改原有代码。

策略模式应用场景

策略模式（Strategy Pattern）可以应用于以下场景：

当一个系统有多种算法或逻辑处理方式，并且需要在运行时动态选择其中一种方式进行处理时，可以使用策略模式。例如，一个电商平台根据用户选择的支付方式来决定使用不同的支付策略进行订单结算。
当一个系统需要对一组相似的算法或逻辑进行封装，并且需要对外提供统一的接口时，可以使用策略模式。这样可以方便使用者直接调用统一的接口，而无需关心具体的算法或逻辑实现细节。例如，一个图像处理软件可以提供一组滤镜算法，并使用策略模式封装每种滤镜算法，用户可以根据需要选择不同的滤镜来处理图像。
当一个系统需要在运行时动态替换某个算法或逻辑时，可以使用策略模式。例如，一个游戏中的角色可以根据不同的策略来进行战斗，游戏玩家可以根据战局情况来动态选择不同的战斗策略。

策略模式的优点和缺点

策略模式的优点包括：

策略模式可以将算法的定义与使用分离，使得算法可以独立于客户端的变化而变化。也就是说，当需要添加、删除或更改算法时，不需要修改客户端代码，只需要修改具体的策略类即可。
策略模式可以提高代码的可扩展性。由于将算法封装在独立的策略类中，新增一种算法只需要创建一个新的策略类，并将其注入到客户端中即可。
策略模式可以提高代码的可维护性。由于将算法封装在独立的策略类中，不同的算法之间没有直接的依赖关系，使得修改、调试、测试算法变得更加简单。
策略模式可以减少条件语句的使用。在传统的实现方式中，根据不同的条件执行不同的算法，会导致代码中充斥着大量的条件语句，使得代码可读性和可维护性降低。而策略模式将不同的算法封装在不同的策略类中，通过多态的方式调用，可以避免使用大量的条件语句。

策略模式的缺点包括：

策略模式会增加系统的类和对象的数量。每个具体策略类都需要定义一个类，如果策略较多，会导致类的数量增加，增加系统的复杂性。
客户端需要了解并选择合适的策略类。在使用策略模式时，客户端需要明确了解不同的策略类以及它们的区别，然后根据实际情况选择合适的策略类，这需要一定的了解和判断能力。
策略模式可能造成代码的冗余。当不同的策略类之间存在相似的代码时，如果每个策略类都进行重复的实现，会造成代码的冗余。这时可以考虑通过继承、接口、抽象类等方式进行代码的复用。

代码演示

策略模式是一种行为型设计模式，它允许在运行时根据不同的策略选择不同的算法或行为。

下面是一个示例，演示了如何在Java中实现策略模式：

首先，我们定义一个接口 PaymentStrategy，用于表示不同的支付策略：

java 复制代码

public interface PaymentStrategy {
    void pay(int amount);
}

接下来，我们创建不同的具体策略类，实现 PaymentStrategy 接口：

java 复制代码

public class PaypalStrategy implements PaymentStrategy {
    
    private String email;
    private String password;
    
    public PaypalStrategy(String email, String password) {
        this.email = email;
        this.password = password;
    }
    
    public void pay(int amount) {
        // 实现具体的支付方式
        System.out.println(amount + " paid using PayPal.");
    }
}

public class CreditCardStrategy implements PaymentStrategy {
    
    private String cardNumber;
    private String cvv;
    private String expiryDate;
    
    public CreditCardStrategy(String cardNumber, String cvv, String expiryDate) {
        this.cardNumber = cardNumber;
        this.cvv = cvv;
        this.expiryDate = expiryDate;
    }
    
    public void pay(int amount) {
        // 实现具体的支付方式
        System.out.println(amount + " paid using credit card.");
    }
}

最后，我们创建一个 ShoppingCart 类，用于选择具体的支付策略和执行支付操作：

java 复制代码

public class ShoppingCart {
    
    private List<Item> items;
    
    public ShoppingCart() {
        this.items = new ArrayList<Item>();
    }
    
    public void addItem(Item item) {
        this.items.add(item);
    }
    
    public void removeItem(Item item) {
        this.items.remove(item);
    }
    
    public int calculateTotal() {
        int total = 0;
        for (Item item : items) {
            total += item.getPrice();
        }
        return total;
    }
    
    public void pay(PaymentStrategy paymentStrategy) {
        int amount = calculateTotal();
        paymentStrategy.pay(amount);
    }
}

使用示例：

java 复制代码

public class Main {
    
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
        
        Item item1 = new Item("Item 1", 10);
        Item item2 = new Item("Item 2", 20);
        
        cart.addItem(item1);
        cart.addItem(item2);
        
        cart.pay(new PaypalStrategy("email@example.com", "password"));
        
        cart.pay(new CreditCardStrategy("1234567890", "123", "12/24"));
    }
}

在上面的示例中，我们创建了一个购物车 ShoppingCart，并向其中添加了两个商品项。然后使用不同的支付策略进行支付，可以选择使用 PayPal 或信用卡支付。

当调用 cart.pay 方法时，会根据传入的支付策略参数，选择相应的支付方式进行支付操作。

总结

策略模式是一种行为型设计模式，它允许在运行时根据不同的策略选择算法或行为。策略模式将算法从具体类中分离出来，使得算法可以独立于客户端使用，同时也可以方便地添加、替换或修改算法。策略模式包含以下几个角色：

环境类（Context）：负责根据具体策略对象来调用相应的算法。
抽象策略类（Strategy）：定义一个共同的接口，用于约束具体策略类的行为。
具体策略类（Concrete Strategy）：实现抽象策略类定义的接口，提供具体的算法实现。使用策略模式可以提供灵活性和可扩展性，因为策略可以在运行时动态地选择和切换。它也符合开闭原则，因为新增、修改或替换策略不会影响其他部分的代码。策略模式适用于以下情况：
多个类只有某个行为有差异，可以使用策略模式将这个行为抽象成一个策略接口，并使用不同的具体策略类来实现。
需要在运行时根据不同的条件选择不同的算法或行为。
需要将算法的实现和调用者解耦，使得算法可以独立于调用者而变化。策略模式的优点包括提供了更好的代码复用性、灵活性和可扩展性。同时，策略模式也可以让算法的实现变得清晰明确，易于理解和修改。然而，策略模式也有一些缺点。首先，客户端需要了解所有的策略类，同时也需要维护策略类的关系。其次，使用策略模式会增加系统中的类数量，增加了代码的复杂度。最后，策略模式会导致使用者需要了解不同的策略类的不同行为，这可能会增加理解和学习的成本。总结来说，策略模式是一种实现算法的灵活、可扩展的方式，适用于多个算法实现只有细微差异的情况，以及需要在运行时根据不同条件选择不同算法的情况。使用策略模式可以将算法的实现和调用者解耦，提高代码的复用性和可维护性。