设计模式使用场景实现示例及优缺点（行为型模式——策略模式）

策略模式（Strategy Pattern）

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为设计模式，它能够在运行时选择最适合的算法或行为，同时能够将算法族封装成独立的类，并使它们之间可以相互替换。这种模式是通过创建一个共同的接口，而后将不同的行为或算法封装在不同的策略类中实现的。每个策略类都遵循相同的接口，从而保持策略的独立性与互换性。

核心组件

Strategy（策略接口）：这是一个共同的接口，它定义了所有支持的算法的抽象方法。任何具体策略都必须实现这个接口。
ConcreteStrategy（具体策略）：实现策略接口的类，提供具体的算法实现。
Context（上下文）：用来维护对策略对象的引用，它可以定义一个接口，让策略对象根据上下文来选择适当的算法。

适用场景

多种算法或行为 ：
- 当一个类存在多种行为，且使用条件时，可以将这些行为封装成不同的策略。
避免使用多重条件选择语句 ：
- 使用策略模式可以避免使用多重条件选择语句，这样可以更容易维护和扩展。
需要动态地改变算法或行为 ：
- 当算法或行为需要经常改变时，使用策略模式可以提供更好的代码组织和重新使用。
行为变化独立于使用行为的客户 ：
- 需要将行为与客户代码解耦，使得行为的改变不会影响客户代码。

实现实例

以电商系统的支付功能为例，假设需要支持多种支付方式（如信用卡、PayPal、比特币等）。使用策略模式可以定义一个支付接口（PaymentStrategy），并为每种支付方式实现一个具体的策略类。上下文（PaymentContext）可以持有一个支付策略引用，根据不同的用户选择使用不同的支付策略：

策略接口（Strategy Interface）

这个接口定义了所有支持的算法或行为的抽象方法。每个具体的策略类都必须实现这个接口。

java 复制代码

public interface PaymentStrategy {
    void pay(int amount);  // 定义支付行为的方法，每种支付策略都需要实现这个方法
}

具体策略类（Concrete Strategy Classes）

这些类实现了策略接口，并提供了具体的算法实现。

java 复制代码

public class CreditCardStrategy implements PaymentStrategy {
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card");  // 信用卡支付实现
    }
}

public class PayPalStrategy implements PaymentStrategy {
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal");  // PayPal支付实现
    }
}

public class BitcoinStrategy implements PaymentStrategy {
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " using Bitcoin");  // 比特币支付实现
    }
}

上下文类（Context Class）

这个类用于维护对策略对象的引用。它可以定义一个方法让策略对象根据上下文来选择适当的算法。

java 复制代码

public class PaymentContext {
    private PaymentStrategy strategy;  // 维护一个对策略对象的引用

    public PaymentContext(PaymentStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;  // 构造函数中设置策略对象
    }

    public void setStrategy(PaymentStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;  // 允许在运行时改变策略
    }

    public void executePayment(int amount) {
        strategy.pay(amount);  // 执行支付，具体行为取决于策略对象
    }
}

客户端代码（Client Code）

这部分代码演示了如何使用策略模式来改变对象的行为。

java 复制代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        PaymentContext context = new PaymentContext(new CreditCardStrategy());
        context.executePayment(100);  // 使用信用卡策略支付100

        context.setStrategy(new PayPalStrategy());
        context.executePayment(200);  // 更改策略为PayPal并支付200

        context.setStrategy(new BitcoinStrategy());
        context.executePayment(300);  // 更改策略为比特币并支付300
    }
}

优缺点

优点

封装性好 ：
- 策略模式将每个变化的策略封装到独立的类中，使得每个策略可以独立于客户端实现变化。
易于扩展 ：
- 策略模式提供了一种扩展机制，新的策略类可以很容易地添加进现有系统中。
避免使用多重条件选择语句 ：
- 策略模式允许动态地改变行为，客户端仅需更改配置，无需修改代码。

缺点

客户端必须知道所有策略 ：
- 客户端需要了解所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略类。
策略族的增多 ：
- 随着策略族的增加，各种策略类的数目也会增加，每个策略都需要对外暴露，这就增加了系统的复杂性。

类图

+----------------+         +------------------+
|     Context    |-------->|     Strategy     |
+----------------+         +------------------+
| - strategy:    |         | + execute()      |
|   Strategy     |         +------------------+
| + setStrategy()|                 ^
| + execute()    |                 |
+----------------+                 |
                                   |
      +-------------------+--------+--------+----------------+
      |                   |                 |                |
+---------------+ +-----------------+ +----------------+ +--------------+
|ConcreteStrategyA| |ConcreteStrategyB| |ConcreteStrategyC| | ...          |
+---------------+ +-----------------+ +----------------+ +--------------+
| + execute()   | | + execute()     | | + execute()    | | + execute()   |
+---------------+ +-----------------+ +----------------+ +--------------+

总结

策略模式提供了一种灵活的方式来切换对象的行为，增强了代码的可维护性和扩展性。它帮助将行为封装为对象，可以在运行时互换，这使得它在需要支持多种行为的系统中非常有用。这种模式特别适合于那些算法或行为多样化的场景，可以有效地帮助系统遵守开闭原则，即对扩展开放，对修改关闭。通过策略模式，程序员可以方便地添加新的策略而不影响现有的系统，并且能够在运行时动态地改变对象的行为。