Java设计模式-策略模式

模式概述

策略模式简介

核心思想：定义一系列算法（策略），将每个算法封装成独立的类，并使它们可以相互替换。策略模式让算法的变化独立于使用它的客户端，从而避免大量条件判断语句，提升代码的可维护性和扩展性。

模式类型：行为型设计模式（关注对象间的交互与职责分配）。

作用：

解耦策略定义与使用：策略的具体实现与调用逻辑分离，客户端只需关注策略接口；
消除条件语句：通过策略替换替代复杂的if-else或switch-case判断；
符合开闭原则：新增策略只需添加新策略类，无需修改现有代码；
提高复用性：策略类可被多个客户端共享使用。

典型应用场景：

支付方式选择（支付宝、微信、信用卡）；
数据校验规则（手机号、邮箱、身份证号校验）；
排序/加密算法切换（冒泡排序、快速排序、MD5、SHA-256）；
促销活动折扣（满减、折扣券、会员专属价）。

我认为：策略模式是"算法的动态切换器"，通过将每个算法封装成独立的"策略零件"，让业务逻辑像"组装机器"一样灵活选择不同的"零件"，彻底告别冗长的条件判断。

课程目标

理解策略模式的核心思想和经典应用场景
识别应用场景，使用策略模式解决功能要求
了解策略模式的优缺点

核心组件

角色-职责表

角色	职责	示例类名
抽象策略（Strategy）	定义所有具体策略的公共接口，声明策略需要实现的方法	`PaymentStrategy`
具体策略（Concrete Strategy）	实现抽象策略接口，封装具体的算法逻辑	`AlipayStrategy`、`WechatPayStrategy`
上下文（Context）	持有策略接口引用，将客户端的请求委托给具体策略执行；提供策略切换方法	`OrderService`

类图

下面是一个简化的类图表示，展示了策略模式中的主要角色及其交互方式：
持有实现实现实现 Context -PaymentStrategy strategy +setStrategy(PaymentStrategy strategy) +pay() <<interface>> PaymentStrategy +pay() AlipayStrategy +pay() WechatPayStrategy +pay() CreditCardStrategy +pay()

传统实现 VS 策略模式

案例需求

案例背景：电商系统中，订单支付支持支付宝、微信、信用卡三种方式。不同支付方式的支付逻辑不同（如签名验证、渠道调用），需要根据用户选择的支付方式执行对应逻辑。

传统实现（痛点版）

代码实现：

java 复制代码

// 传统写法：上下文类直接包含策略判断逻辑
public class OrderService {
    // 支付方式类型（假设用字符串标识）
    private String paymentType;

    public void setPaymentType(String paymentType) {
        this.paymentType = paymentType;
    }

    public void pay() {
        if ("ALIPAY".equals(paymentType)) {
            // 支付宝支付逻辑：调用支付宝接口、生成签名、验证回调
            System.out.println("调用支付宝支付接口，完成支付");
        } else if ("WECHAT_PAY".equals(paymentType)) {
            // 微信支付逻辑：调用微信支付API、生成二维码、处理异步通知
            System.out.println("调用微信支付接口，生成支付二维码");
        } else if ("CREDIT_CARD".equals(paymentType)) {
            // 信用卡支付逻辑：验证卡号、有效期、CVV、调用银行接口
            System.out.println("调用银行接口，验证信用卡信息并支付");
        } else {
            System.out.println("未支持的支付方式");
        }
    }
}

// 使用示例
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        OrderService orderService = new OrderService();
        
        orderService.setPaymentType("ALIPAY");
        orderService.pay(); // 输出：调用支付宝支付接口，完成支付
        
        orderService.setPaymentType("WECHAT_PAY");
        orderService.pay(); // 输出：调用微信支付接口，生成支付二维码
        
        orderService.setPaymentType("CREDIT_CARD");
        orderService.pay(); // 输出：调用银行接口，验证信用卡信息并支付
    }
}

痛点总结：

条件判断冗余 ：每新增一种支付方式，需在pay()方法中添加新的else if分支，代码膨胀严重；
可维护性差 ：支付逻辑与订单服务强耦合，修改某支付方式需改动OrderService类；
扩展性低：违反开闭原则，新增支付方式（如"云闪付"）需修改现有代码；
复用性低：支付逻辑无法被其他业务（如退款、转账）复用。

策略模式实现（优雅版）

代码实现：

java 复制代码

// 1. 抽象策略接口：定义支付行为
interface PaymentStrategy {
    void pay(); // 支付操作
}

// 2. 具体策略类：支付宝支付（独立封装）
class AlipayStrategy implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("调用支付宝支付接口，完成支付");
        // 实际逻辑：生成签名、调用支付宝API、处理回调等（独立维护）
    }
}

// 3. 具体策略类：微信支付（独立封装）
class WechatPayStrategy implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("调用微信支付接口，生成支付二维码");
        // 实际逻辑：调用微信支付API、生成二维码、轮询回调等（独立维护）
    }
}

// 4. 具体策略类：信用卡支付（独立封装）
class CreditCardStrategy implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("调用银行接口，验证信用卡信息并支付");
        // 实际逻辑：验证卡号/CVV/有效期、调用银行支付接口等（独立维护）
    }
}

// 5. 上下文类：订单服务（仅负责委托策略执行）
public class OrderService {
    private PaymentStrategy paymentStrategy; // 持有策略接口引用

    // 动态设置策略（支持运行时切换）
    public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy strategy) {
        this.paymentStrategy = strategy;
    }

    // 执行支付（完全解耦具体策略）
    public void pay() {
        if (paymentStrategy == null) {
            throw new IllegalStateException("请先选择支付方式");
        }
        paymentStrategy.pay(); // 委托给具体策略执行
    }
}

// 使用示例
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        OrderService orderService = new OrderService();
        
        // 选择支付宝支付
        orderService.setPaymentStrategy(new AlipayStrategy());
        orderService.pay(); // 输出：调用支付宝支付接口，完成支付
        
        // 切换为微信支付
        orderService.setPaymentStrategy(new WechatPayStrategy());
        orderService.pay(); // 输出：调用微信支付接口，生成支付二维码
        
        // 切换为信用卡支付
        orderService.setPaymentStrategy(new CreditCardStrategy());
        orderService.pay(); // 输出：调用银行接口，验证信用卡信息并支付
    }
}

优势：

消除条件判断 ：通过策略接口委托调用，避免了冗长的if-else分支；
高扩展性 ：新增支付方式（如UnionPayStrategy）只需实现PaymentStrategy接口，无需修改现有代码；
低耦合：支付逻辑封装在独立策略类中，与订单服务解耦，便于单独测试和维护；
行为复用：策略类可被其他业务（如退款服务）复用，减少重复代码。

局限：

类数量增加：若策略数量过多（如超过10种），会导致类膨胀，需合理设计（如结合工厂模式）；
策略初始化成本：若策略需要依赖大量参数（如支付配置），可能需要额外处理（如通过构造函数注入）；
客户端需了解策略差异：客户端需知道所有策略的存在，才能选择合适的策略（可通过上下文提供默认策略缓解）。

模式变体

枚举策略：利用Java枚举特性，将每个策略定义为枚举值并实现策略接口（适合轻量级、固定的策略集合）；

java 复制代码

enum PaymentTypeEnum implements PaymentStrategy {
    ALIPAY {
        @Override
        public void pay() { /* 支付宝逻辑 */ }
    },
    WECHAT_PAY {
        @Override
        public void pay() { /* 微信逻辑 */ }
    };
}

静态策略（单例策略）：无状态的策略类通过单例模式创建，减少对象实例化开销（适合无状态的策略）；

策略工厂：通过工厂类动态创建策略对象（解耦策略的创建与使用，适合策略需要根据参数动态选择的场景）；

java 复制代码

class StrategyFactory {
    public static PaymentStrategy getStrategy(String type) {
        switch (type) {
            case "ALIPAY": return new AlipayStrategy();
            case "WECHAT_PAY": return new WechatPayStrategy();
            default: throw new IllegalArgumentException("无效支付方式");
        }
    }
}

组合策略：通过组合多个简单策略实现复杂逻辑（适合策略间有依赖或需要动态叠加的场景）。

最佳实践

建议	理由
策略接口保持稳定	策略接口是客户端与策略交互的契约，频繁修改会影响所有策略实现类
具体策略尽量无状态	无状态的策略类可通过单例复用（如`AlipayStrategy.INSTANCE`），减少内存开销
上下文避免暴露策略细节	上下文仅暴露执行策略的方法（如`pay()`），隐藏策略的创建和切换逻辑（通过工厂或构建器优化）
为策略添加文档说明	明确每个策略的适用场景和约束（如"信用卡支付需验证CVV"），帮助客户端正确选择
结合工厂模式创建策略	当策略创建逻辑复杂（如依赖配置、数据库查询）时，通过工厂类封装创建过程

一句话总结

策略模式通过将算法族封装为独立的策略类并动态切换，彻底解决了传统实现中条件判断冗余、扩展性差的问题，是实现灵活业务逻辑的经典解决方案。

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