十三、行为型（策略模式）

伯牙碎琴2024-10-19 2:38

策略模式（Strategy Pattern）

概念

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型设计模式，允许定义一系列算法，将每个算法封装在策略类中，并使它们可以互换使用。客户端可以根据需要动态选择不同的策略对象，从而在运行时决定采用哪种具体算法。

应用场景

  1. 算法的可替换性：当系统有多个不同的算法且这些算法可以互相替换时，可以使用策略模式。例如，排序算法、压缩算法等不同算法的实现。

  2. 避免条件分支 ：当系统中存在大量的if-else或switch-case语句以选择不同的算法或行为时，可以使用策略模式将这些条件分支移入不同的策略类中，减少代码复杂度。

  3. 动态地选择行为：策略模式允许在运行时动态地选择或切换不同的算法或行为。例如，支付系统中可以选择不同的支付方式（如信用卡、支付宝、微信等）作为策略。

  4. 解耦行为与使用者：策略模式使得具体的算法实现与使用算法的类解耦，使用者无需了解具体的算法实现，只需使用策略接口即可。

注意点

  • 策略的数量：随着算法或行为的增加，策略类的数量也会增加，可能会造成类数量的膨胀。
  • 策略的独立性：策略类应当是独立的，相互之间不应依赖。如果策略之间有逻辑关系，可能需要进一步重构。
  • 客户端必须知晓策略：客户端需要了解并决定使用哪种策略，可能增加其复杂度。

核心要素

  1. Strategy（策略接口）：定义一系列可供选择的算法或行为。
  2. ConcreteStrategy（具体策略）：具体的算法实现类，每个策略类实现不同的算法。
  3. Context（上下文类）：维护一个策略对象，并根据客户端的选择动态使用不同的策略。

Java代码完整示例

代码示例：简单策略模式

java 复制代码 
// 定义策略接口
interface Strategy {
    void execute();
}

// 具体策略类 A
class ConcreteStrategyA implements Strategy {
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("使用策略A进行操作");
    }
}

// 具体策略类 B
class ConcreteStrategyB implements Strategy {
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("使用策略B进行操作");
    }
}

// 上下文类，维护一个策略对象
class Context {
    private Strategy strategy;

    // 构造函数注入策略对象
    public Context(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    // 动态设置策略
    public void setStrategy(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    // 执行策略
    public void executeStrategy() {
        strategy.execute();
    }
}

// 客户端代码
public class StrategyPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用策略A
        Context context = new Context(new ConcreteStrategyA());
        context.executeStrategy();

        // 切换到策略B
        context.setStrategy(new ConcreteStrategyB());
        context.executeStrategy();
    }
}

输出结果：

使用策略A进行操作
使用策略B进行操作

各种变形用法完整示例

  1. 策略模式结合枚举

    通过枚举来实现策略模式，每个枚举实例代表一种策略。

    代码示例：

    java 复制代码 
    enum PaymentStrategy {
    CREDIT_CARD {
        @Override
        public void pay(double amount) {
            System.out.println("使用信用卡支付: " + amount + " 元");
        }
    },
    PAYPAL {
        @Override
        public void pay(double amount) {
            System.out.println("使用PayPal支付: " + amount + " 元");
        }
    },
    ALIPAY {
        @Override
        public void pay(double amount) {
            System.out.println("使用支付宝支付: " + amount + " 元");
        }
    };

    public abstract void pay(double amount);
}

public class PaymentContext {
    private PaymentStrategy strategy;

    public PaymentContext(PaymentStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void setStrategy(PaymentStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void pay(double amount) {
        strategy.pay(amount);
    }

    public static void main(String[] args) {
        PaymentContext context = new PaymentContext(PaymentStrategy.CREDIT_CARD);
        context.pay(100.0);

        context.setStrategy(PaymentStrategy.PAYPAL);
        context.pay(200.0);

        context.setStrategy(PaymentStrategy.ALIPAY);
        context.pay(300.0);
    }
}

    输出结果：

    使用信用卡支付: 100.0 元
使用PayPal支付: 200.0 元
使用支付宝支付: 300.0 元

  2. 策略模式结合Lambda表达式

    在Java 8中，可以使用Lambda表达式简化策略模式的实现，将策略作为函数式接口来处理。

    代码示例：

    java 复制代码 
    interface Strategy {
    void execute();
}

public class StrategyLambdaDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用Lambda表达式定义不同策略
        Strategy strategyA = () -> System.out.println("使用策略A执行操作");
        Strategy strategyB = () -> System.out.println("使用策略B执行操作");

        // 创建上下文并设置策略
        Context context = new Context(strategyA);
        context.executeStrategy();

        context.setStrategy(strategyB);
        context.executeStrategy();
    }
}

    输出结果：

    使用策略A执行操作
使用策略B执行操作

  3. 策略模式结合工厂模式

    可以通过工厂模式来创建不同的策略对象，并根据条件动态选择合适的策略。

    代码示例：

    java 复制代码 
    // 定义策略接口
interface Strategy {
    void execute();
}

// 具体策略类 A
class ConcreteStrategyA implements Strategy {
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("使用策略A进行操作");
    }
}

// 具体策略类 B
class ConcreteStrategyB implements Strategy {
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("使用策略B进行操作");
    }
}

// 策略工厂类
class StrategyFactory {
    public static Strategy getStrategy(String type) {
        switch (type) {
            case "A":
                return new ConcreteStrategyA();
            case "B":
                return new ConcreteStrategyB();
            default:
                throw new IllegalArgumentException("未知策略类型");
        }
    }
}

// 上下文类
class Context {
    private Strategy strategy;

    public Context(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void executeStrategy() {
        strategy.execute();
    }
}

// 客户端
public class StrategyFactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过工厂创建策略对象
        Context context = new Context(StrategyFactory.getStrategy("A"));
        context.executeStrategy();

        context = new Context(StrategyFactory.getStrategy("B"));
        context.executeStrategy();
    }
}

    输出结果：

    使用策略A进行操作
使用策略B进行操作

  4. 策略模式结合依赖注入

    使用依赖注入框架（如Spring）动态选择策略，这样可以将策略的选择交给框架来管理。

    代码示例（伪代码）：

    java 复制代码 
    // 定义策略接口
interface Strategy {
    void execute();
}

// 具体策略类 A
@Component("strategyA")
class ConcreteStrategyA implements Strategy {
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("使用策略A进行操作");
    }
}

// 具体策略类 B
@Component("strategyB")
class ConcreteStrategyB implements Strategy {
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("使用策略B进行操作");
    }
}

// 上下文类
@Component
class Context {
    private final Map<String, Strategy> strategies;

    // 使用Spring自动注入策略Map
    public Context(Map<String, Strategy> strategies) {
        this.strategies = strategies;
    }

    public void executeStrategy(String strategyType) {
        Strategy strategy = strategies.get(strategyType);
        if (strategy != null) {
            strategy.execute();
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("未知策略类型");
        }
    }
}

// 客户端
@SpringBootApplication
public class StrategySpringDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = SpringApplication.run(StrategySpringDemo.class, args);
        Context strategyContext = context.getBean(Context.class);

        strategyContext.executeStrategy("strategyA");
        strategyContext.executeStrategy("strategyB");
    }
}

    输出结果：

    使用策略A进行操作
使用策略B进行操作

通过这些不同的变形，策略模式不仅能应对多种不同的需求场景，还能与现代开发方法（如枚举、Lambda、工厂模式、依赖注入等）灵活结合，进一步提升代码的可维护性和可扩展性。

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