深度解析策略模式：从理论到企业级实战应用

一、策略模式的本质：面向接口的算法工厂

策略模式（Strategy Pattern）是行为型设计模式的典型代表，其核心思想是将算法族抽象为独立对象，使其能够相互替换。这种模式完美体现了以下面向对象设计原则：

1. 开闭原则（OCP）：新增策略无需修改已有代码

2. 单一职责原则（SRP）：每个策略只负责特定算法

3. 依赖倒置原则（DIP）：高层模块依赖抽象而非具体实现

UML类图：

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二、策略模式的三种典型实现方式

1. 基础版实现（传统方式）

// 策略接口
public interface DiscountStrategy {
    BigDecimal calculateDiscount(BigDecimal amount);
}

// 具体策略
public class VipDiscount implements DiscountStrategy {
    @Override
    public BigDecimal calculateDiscount(BigDecimal amount) {
        return amount.multiply(new BigDecimal("0.8"));
    }
}

public class FestivalDiscount implements DiscountStrategy {
    @Override
    public BigDecimal calculateDiscount(BigDecimal amount) {
        return amount.subtract(new BigDecimal("50"));
    }
}

// 上下文环境
public class OrderContext {
    private DiscountStrategy strategy;

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

    public BigDecimal executeDiscount(BigDecimal amount) {
        return strategy.calculateDiscount(amount);
    }
}

2. 枚举策略（简化分支判断）

public enum CalculatorStrategy {
    ADD {
        @Override
        public int execute(int a, int b) { return a + b; }
    },
    SUBTRACT {
        @Override
        public int execute(int a, int b) { return a - b; }
    };

    public abstract int execute(int a, int b);
}

3. Spring集成版（企业级实践）

// 定义策略接口
public interface PaymentStrategy {
    void processPayment(BigDecimal amount);
}

// 实现策略（带Spring注解）
@Component("alipayStrategy")
public class AlipayStrategy implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void processPayment(BigDecimal amount) {
        // 支付宝支付逻辑
    }
}

@Component("wechatPayStrategy")
public class WechatPayStrategy implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void processPayment(BigDecimal amount) {
        // 微信支付逻辑
    }
}

// 策略上下文（自动注入策略集合）
@Service
public class PaymentContext {
    @Autowired
    private Map<String, PaymentStrategy> strategyMap;

    public void executePayment(String paymentType, BigDecimal amount) {
        PaymentStrategy strategy = strategyMap.get(paymentType + "Strategy");
        if (strategy != null) {
            strategy.processPayment(amount);
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Unsupported payment type");
        }
    }
}

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三、策略模式的六大应用场景

场景1：电商促销系统

• 满减策略

• 折扣策略

• 赠品策略

• 积分抵现策略

场景2：支付网关路由

• 支付宝支付

• 微信支付

• 银联支付

• 数字货币支付

场景3：日志处理系统

• 本地文件存储

• 云存储（OSS/S3）

• 消息队列转发

• 数据库存储

场景4：数据校验引擎

• 手机号校验

• 身份证校验

• 邮箱校验

• 地址校验

场景5：游戏AI系统

• 攻击策略

• 防御策略

• 逃跑策略

• 补给策略

场景6：报表生成系统

• PDF生成

• Excel生成

• HTML生成

• CSV生成

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四、策略模式与相关模式的深度对比

模式	关注点	与策略模式的关系
工厂模式	对象创建	策略模式常配合工厂创建具体策略
状态模式	状态转换	状态改变行为，策略改变算法
模板方法模式	算法步骤	策略替换整个算法，模板方法替换步骤
命令模式	请求封装	策略是主动选择，命令是被动触发

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五、企业级实战：支付系统策略架构设计

架构图

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[支付请求] --> [支付网关]
                   ↓
           [策略路由中心]
                   ↓
+----------------+----------------+
| 支付宝策略     | 微信支付策略    | 银联策略
+----------------+----------------+
                   ↓
           [渠道适配层]
                   ↓
          [第三方支付平台]

代码实现（Spring Boot +策略模式）

java

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// 支付策略接口
public interface PaymentStrategy {
    PaymentResult pay(PaymentRequest request);
}

// 支付宝策略实现
@Component
public class AlipayStrategy implements PaymentStrategy {
    @Override
    @PaymentType(PayChannel.ALIPAY)
    public PaymentResult pay(PaymentRequest request) {
        // 调用支付宝SDK
        return new PaymentResult(true, "ALIPAY-123456");
    }
}

// 策略工厂（自动发现策略）
@Component
public class PaymentStrategyFactory {
    @Autowired
    private Map<String, PaymentStrategy> strategyMap;

    public PaymentStrategy getStrategy(PayChannel channel) {
        return strategyMap.values().stream()
                .filter(s -> s.getClass().isAnnotationPresent(PaymentType.class))
                .filter(s -> s.getClass().getAnnotation(PaymentType.class).value() == channel)
                .findFirst()
                .orElseThrow(() -> new RuntimeException("未找到支付策略"));
    }
}

// 支付服务
@Service
@RequiredArgsConstructor
public class PaymentService {
    private final PaymentStrategyFactory strategyFactory;

    public PaymentResult processPayment(PaymentRequest request) {
        PaymentStrategy strategy = strategyFactory.getStrategy(request.getChannel());
        return strategy.pay(request);
    }
}

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六、策略模式的五个优化技巧

1. 策略预热缓存

public class StrategyCache {
    private static final Map<String, Strategy> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    public static Strategy getStrategy(String type) {
        return cache.computeIfAbsent(type, t -> {
            // 动态加载策略类
            try {
                return (Strategy) Class.forName(t).newInstance();
            } catch (Exception e) {
                throw new RuntimeException("策略加载失败");
            }
        });
    }
}

2. 策略权重配置

# application.yml
payment:
  strategies:
    alipay: 
      weight: 60
      enable: true
    wechat: 
      weight: 30  
      enable: true
    unionpay: 
      weight: 10
      enable: false

3. 策略性能监控

public class MonitoredStrategy implements Strategy {
    private final Strategy delegate;
    private final MeterRegistry registry;

    public MonitoredStrategy(Strategy delegate, MeterRegistry registry) {
        this.delegate = delegate;
        this.registry = registry;
    }

    @Override
    public void execute() {
        Timer.Sample sample = Timer.start(registry);
        try {
            delegate.execute();
        } finally {
            sample.stop(registry.timer("strategy.execution.time", "type", delegate.getClass().getSimpleName()));
        }
    }
}

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七、常见陷阱与解决方案

陷阱	现象	解决方案
策略状态共享	线程安全问题	使用ThreadLocal或每次新建策略实例
策略膨胀失控	类数量爆炸	使用DSL动态生成策略类
策略切换开销大	频繁切换影响性能	引入策略缓存池
策略配置错误	运行时找不到策略	增加策略fallback机制
策略执行顺序依赖	策略之间存在依赖关系	引入策略责任链模式