【第14节】C++设计模式(行为模式)-Strategy (策略)模式

一、问题的提出

Strategy 模式：算法实现与抽象接口的解耦

Strategy 模式和 Template 模式要解决的问题是相似的，都是为了将业务逻辑（算法）的具体实现与抽象接口解耦。Strategy 模式通过将算法封装到一个类（Context）中，并通过组合的方式将具体算法的实现委托给组合对象来完成。

二、模式选择

Strategy 模式的典型结构如下图所示：

其核心思想是将算法的逻辑抽象接口（如 `DoAction`）封装到一个类中（Context），然后通过委托的方式将具体的算法实现交给具体的 Strategy 类（如 `ConcreteStrategyA` 和 `ConcreteStrategyB`）来完成。

三、代码实现

以下是 Strategy 模式的完整实现代码，采用 C++ 编写。

代码实现

Strategy.h

cpp 复制代码

#ifndef _STRATEGY_H_
#define _STRATEGY_H_

// 抽象策略类，定义算法接口
class Strategy {
public:
    Strategy() {}
    virtual ~Strategy() {}
    virtual void AlgorithmInterface() = 0;  // 算法接口，子类实现
};

// 具体策略类A，实现算法接口
class ConcreteStrategyA : public Strategy {
public:
    ConcreteStrategyA() {}
    virtual ~ConcreteStrategyA() {}
    void AlgorithmInterface() override;  // 实现算法接口
};

// 具体策略类B，实现算法接口
class ConcreteStrategyB : public Strategy {
public:
    ConcreteStrategyB() {}
    virtual ~ConcreteStrategyB() {}
    void AlgorithmInterface() override;  // 实现算法接口
};

#endif //~_STRATEGY_H_

Strategy.cpp

cpp 复制代码

#include "Strategy.h"
#include <iostream>
using namespace std;

// 具体策略类A的算法实现
void ConcreteStrategyA::AlgorithmInterface() {
    cout << "ConcreteStrategyA: AlgorithmInterface" << endl;
}

// 具体策略类B的算法实现
void ConcreteStrategyB::AlgorithmInterface() {
    cout << "ConcreteStrategyB: AlgorithmInterface" << endl;
}

Context.h

cpp 复制代码

#ifndef _CONTEXT_H_
#define _CONTEXT_H_

class Strategy;

/**
 * Context 类是 Strategy 模式的关键，也是 Strategy 模式和 Template 模式的主要区别所在。
 * Strategy 模式通过组合（委托）的方式实现算法的异构，而 Template 模式则通过继承的方式实现。
 */
class Context {
public:
    Context(Strategy* strategy);  // 构造函数，传入具体策略
    ~Context();
    void DoAction();  // 执行策略
private:
    Strategy* _strategy;  // 组合的策略对象
};

#endif //~_CONTEXT_H_

Context.cpp

cpp 复制代码

#include "Context.h"
#include "Strategy.h"
#include <iostream>
using namespace std;

// 构造函数，初始化策略对象
Context::Context(Strategy* strategy) : _strategy(strategy) {}

// 析构函数，释放策略对象
Context::~Context() {
    if (_strategy) {
        delete _strategy;
    }
}

// 执行策略
void Context::DoAction() {
    _strategy->AlgorithmInterface();
}

main.cpp

cpp 复制代码

#include "Context.h"
#include "Strategy.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main(int argc, char* argv[]) {
    Strategy* strategyA = new ConcreteStrategyA();  // 创建具体策略A
    Context* contextA = new Context(strategyA);     // 创建上下文，传入策略A
    contextA->DoAction();                          // 执行策略A

    Strategy* strategyB = new ConcreteStrategyB();  // 创建具体策略B
    Context* contextB = new Context(strategyB);     // 创建上下文，传入策略B
    contextB->DoAction();                          // 执行策略B

    delete contextA;
    delete contextB;

    return 0;
}

代码说明

Strategy 模式的实现非常直观，其核心思想是将算法的逻辑封装到一个类中，并通过组合的方式将具体算法的实现委托给组合对象。Context 类通过持有 Strategy 对象的指针，动态调用具体的算法实现。

四、总结讨论

Strategy 模式和 Template 模式解决了类似的问题，但它们采用了不同的实现方式：Strategy 模式通过组合（委托）实现算法的异构，而 Template 模式则通过继承实现。这两种方式各有优缺点：

继承的优缺点

优点：

（1）易于修改和扩展被复用的实现。

缺点：

（1）破坏了封装性，父类的实现细节暴露给子类；

（2）属于"白盒"复用；

（3）当父类的实现更改时，所有子类都需要随之改变；

（4）继承的实现在运行期间不能改变（编译期间已确定）。

组合的优缺点

优点：

（1）属于"黑盒"复用，被包含对象的内部细节对外不可见；

（2）封装性好；

（3）实现和抽象的依赖性小；

（4）可以在运行期间动态定义实现（通过抽象基类的指针）。

缺点：

（1）系统中对象可能过多。

从上述对比可以看出，组合相比继承具有更好的灵活性和封装性。因此，在面向对象设计中，有一条重要的原则：优先使用对象组合，而非类继承（Favor Composition Over Inheritance）。

Strategy 模式通过组合的方式实现了算法与抽象接口的解耦，适用于需要在运行时动态切换算法的场景。与 Template 模式相比，Strategy 模式更加灵活，避免了继承带来的强耦合性。在实际开发中，优先使用组合而非继承，可以显著提高代码的可维护性和扩展性。