设计模式 21 策略模式

设计模式 21

创建型模式（5）：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式
结构型模式（7）：适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰者模式、外观模式、享元模式、代理模式
行为型模式（11）：责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式、访问者模式

文章目录

[设计模式 21](#设计模式 21)
- [策略模式（Strategy Pattern）](#策略模式（Strategy Pattern）)
- - [1 定义](#1 定义)
  - [2 结构](#2 结构)
  - [3 示例代码](#3 示例代码)
  - [4 特点](#4 特点)
  - [5 适用场景](#5 适用场景)
  - [6 总结](#6 总结)

策略模式（Strategy Pattern）

1 定义

策略模式的核心思想是将不同的算法或行为封装到独立的策略类中，并通过上下文类来管理和使用这些策略。客户端可以通过上下文类来动态选择使用哪种策略，而无需关心策略的具体实现细节。

2 结构

策略模式包含以下角色：

上下文（Context）: 维护一个策略对象的引用，供客户端使用。上下文不实现算法，而是将算法的实现委托给策略对象。
策略接口（Strategy）: 定义一组算法的通用接口，所有具体策略类都实现这个接口。
具体策略（ConcreteStrategy）: 实现策略接口，定义具体的算法或行为。

UML 类图

scss 复制代码

+---------------------------+       +-----------------------+
|      Context              |       |      Strategy         |
+---------------------------+       +-----------------------+
| - strategy: Strategy      |       | + Algorithm(): void   |
| + SetStrategy(Strategy)   |       +-----------------------+
| + ExecuteStrategy(): void |           ^              ^
+---------------------------+           |              |
                                        |              |
                                        |              |
                   +-----------------------+        +-----------------------+
                   | ConcreteStrategyA     |        | ConcreteStrategyB     |
                   +-----------------------+        +-----------------------+
                   | + Algorithm(): void   |        | + Algorithm(): void   |
                   +-----------------------+        +-----------------------+

3 示例代码

假设我们要实现一个简单的支付系统，它支持多种支付方式，如信用卡支付、PayPal支付和比特币支付。我们可以使用策略模式来封装这些支付方式，并让客户端在运行时选择不同的支付策略。

策略接口

csharp 复制代码

// 策略接口
public interface IPaymentStrategy
{
    void Pay(double amount);
}

具体策略类

csharp 复制代码

// 具体策略 - 信用卡支付
public class CreditCardPayment : IPaymentStrategy
{
    private string _cardNumber;

    public CreditCardPayment(string cardNumber)
    {
        _cardNumber = cardNumber;
    }

    public void Pay(double amount)
    {
        Console.WriteLine($"Paid {amount} using Credit Card {_cardNumber}.");
    }
}

// 具体策略 - PayPal支付
public class PayPalPayment : IPaymentStrategy
{
    private string _email;

    public PayPalPayment(string email)
    {
        _email = email;
    }

    public void Pay(double amount)
    {
        Console.WriteLine($"Paid {amount} using PayPal account {_email}.");
    }
}

// 具体策略 - 比特币支付
public class BitcoinPayment : IPaymentStrategy
{
    private string _walletAddress;

    public BitcoinPayment(string walletAddress)
    {
        _walletAddress = walletAddress;
    }

    public void Pay(double amount)
    {
        Console.WriteLine($"Paid {amount} using Bitcoin wallet {_walletAddress}.");
    }
}

上下文类

csharp 复制代码

// 上下文类
public class PaymentContext
{
    private IPaymentStrategy _paymentStrategy;

    public void SetPaymentStrategy(IPaymentStrategy paymentStrategy)
    {
        _paymentStrategy = paymentStrategy;
    }

    public void Pay(double amount)
    {
        _paymentStrategy.Pay(amount);
    }
}

客户端代码

csharp 复制代码

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        PaymentContext context = new PaymentContext();

        // 使用信用卡支付
        context.SetPaymentStrategy(new CreditCardPayment("1234-5678-9012-3456"));
        context.Pay(100.0);

        // 使用PayPal支付
        context.SetPaymentStrategy(new PayPalPayment("user@example.com"));
        context.Pay(200.0);

        // 使用比特币支付
        context.SetPaymentStrategy(new BitcoinPayment("1BitcoinAddressXYZ"));
        context.Pay(300.0);
    }
}

运行结果

plaintext 复制代码

Paid 100 using Credit Card 1234-5678-9012-3456.
Paid 200 using PayPal account user@example.com.
Paid 300 using Bitcoin wallet 1BitcoinAddressXYZ.

在这个例子中，PaymentContext 是上下文类，它持有一个 IPaymentStrategy 策略接口的引用。客户端可以动态设置不同的支付策略，如 CreditCardPayment、PayPalPayment 和 BitcoinPayment，并通过 Pay() 方法执行支付操作。这样，支付方式的变化不会影响客户端代码。

4 特点

优点:
- 算法的灵活性: 策略模式允许在运行时选择不同的算法或行为，增加了系统的灵活性和扩展性。
- 避免使用条件语句: 通过将不同的算法封装在独立的策略类中，避免了在客户端代码中使用大量的条件分支语句。
- 遵循开放-封闭原则: 可以在不修改现有代码的情况下，通过添加新的策略类来扩展系统的功能。
缺点:
- 增加类的数量: 每个策略都需要一个具体的策略类，可能会导致类的数量增加，增加系统的复杂性。
- 策略选择的复杂性: 在一些情况下，策略的选择逻辑可能本身就比较复杂，如何选择合适的策略可能会成为一个挑战。

5 适用场景

多种算法需要互换: 当一个系统有多个相似的算法或行为，并且这些算法或行为需要在不同情况下互换使用时，策略模式非常适用。
消除条件分支语句: 如果代码中存在大量的条件分支语句来选择不同的算法或行为，策略模式可以通过将这些算法封装到独立的策略类中来简化代码。
算法的频繁变化: 当算法或行为经常发生变化时，可以使用策略模式，使得每种算法封装在独立的策略类中，便于维护和扩展。

6 总结

策略模式通过将不同的算法封装到独立的策略类中，实现了算法的灵活互换。它消除了大量的条件分支语句，使代码更加清晰和可扩展。尽管策略模式可能会增加类的数量，但它为系统的算法选择和扩展提供了一种灵活且强大的解决方案。在需要灵活选择算法或行为的场景中，策略模式是一种非常有效的设计模式。