C++ 设计模式之策略模式

简介

1、策略模式（Strategy）是一种行为型设计模式，它定义了一系列可以相互替换的算法，并使这些算法能够独立于使用它们的客户端变化。策略模式的核心思想是分离算法，选择实现，允许在运行时选择最适合的算法策略。

2、策略模式（Strategy）应用场景：

1、当一个类有很多行为，而且这些行为以多个条件语句的形式出现时。

2、当需要配置一个类的多个行为，且需要提供多个行为中的一种配置方式时。

3、当有几个类仅在行为上稍有不同，使用策略模式可以提供一个公共的接口来选择其中的某个行为。

3、策略模式（Strategy）的构成

3.1、策略接口（Strategy）：定义了一个公共接口，所有的具体策略类都必须实现这个接口。环境角色通过这个接口来调用具体策略所定义的方法。

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class SortingStrategy
{
public:
	virtual void sort(std::vector<int>& data) const = 0;
	virtual ~SortingStrategy() {};
};

3.2、具体策略类（ConcreteStrategy）：实现了策略接口，提供了具体的算法和行为。

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class BubbleSortStrategy : public SortingStrategy
{
public:
	void sort(std::vector<int>& data) const;
};

3.3、上下文（Context）：持有一个策略对象的引用，并定义一个接口让策略对象与其交互。上下文使用策略对象来配置其算法行为。

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class SortedList
{
public:
	void setStrategy(const SortingStrategy* strat);
	void add(int value);
	void sort();

private:
	const SortingStrategy* strategy;
	std::vector<int> data;
};

4、策略模式（Strategy）的优点

4.1、分离关注点：通过定义算法族（策略），把算法的实现细节从业务逻辑中分离出来，使得算法的变化不影响到使用算法的客户端。

4.2、替换灵活：策略模式提供了相同行为的不同实现，客户端可以更换算法或扩展新算法而不需要修改现有代码，符合开闭原则。

4.3、去除条件语句：不需要使用大量的条件判断语句来选择所需的算法，由客户端动态决定使用哪个策略对象。

4.4、扩展性好：添加新策略或修改已有策略很简单，只需要增加或者修改策略类。

5、策略模式（Strategy）的缺点

5.1、客户端知识增加：客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用哪一种策略。

5.2、策略类数量增多：如果策略的变化很频繁，随着算法的增加，策略类的数量也会增长。

简单示例

1、定义

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// 策略接口
class SortingStrategy
{
public:
	virtual void sort(std::vector<int>& data) const = 0;
	virtual ~SortingStrategy() {};
};

// 具体策略：冒泡排序
class BubbleSortStrategy : public SortingStrategy
{
public:
	void sort(std::vector<int>& data) const;
};

// 具体策略：快速排序
class QuickSortStrategy : public SortingStrategy
{
public:
	void sort(std::vector<int>& data) const;
};

class SortedList
{
public:
	void setStrategy(const SortingStrategy* strat);
	void add(int value);
	void sort();

private:
	const SortingStrategy* strategy;
	std::vector<int> data;
};

2、实现

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void BubbleSortStrategy::sort(std::vector<int>& data) const
{
	for (auto i = 0; i < data.size(); i++)
	{
		for (auto j = 0; j < data.size() - i - 1; j++)
		{
			if (data[j] > data[j + 1])
			{
				std::swap(data[j], data[j + 1]);
			}
		}
	}
}

void QuickSortStrategy::sort(std::vector<int>& data) const
{
	std::sort(data.begin(), data.end());
}

void SortedList::setStrategy(const SortingStrategy* strat)
{
	strategy = strat;
}

void SortedList::add(int value)
{
	data.push_back(value);
}

void SortedList::sort()
{
	if (strategy)
	{
		strategy->sort(data);
		for (auto val : data)
		{
			std::cout << val << " ";
		}
		std::cout << std::endl;
	}

}

3、调用

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BubbleSortStrategy bubbSort;
QuickSortStrategy quickSort;
SortedList list;
list.add(1);
list.add(31);
list.add(2);
list.add(5);
list.add(17);
list.add(19);
list.setStrategy(&bubbSort);
list.sort();
list.setStrategy(&quickSort);
list.sort();