Java设计模式之策略模式（Strategy Pattern）

简介

　　策略模式定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

组成

　　1.抽象策略角色（Strategy）： 策略类，通常由一个接口或者抽象类实现。

　　2.具体策略角色（ConcreteStrategy）：包装了相关的算法和行为。

　　3.环境角色（Context）：持有一个策略类的引用，最终给客户端调用。

类图

　　

使用场景

　　1、如果在一个系统里面有许多类，它们之间的区别仅在于它们的行为，那么使用策略模式可以动态地让一个对象在许多行为中选择一种行为。

　　2、一个系统需要动态地在几种算法中选择一种。

　　3、如果一个对象有很多的行为，如果不用恰当的模式，这些行为就只好使用多重的条件选择语句来实现。

优缺点

优点

　　1、 策略模式提供了管理相关的算法族的办法。策略类的等级结构定义了一个算法或行为族。恰当使用继承可以把公共的代码转移到父类里面，从而避免重复的代码。

　　2、 策略模式提供了可以替换继承关系的办法。继承可以处理多种算法或行为。如果不是用策略模式，那么使用算法或行为的环境类就可能会有一些子类，每一个子类提供一个不同的算法或行为。但是，这样一来算法或行为的使用者就和算法或行为本身混在一起。决定使用哪一种算法或采取哪一种行为的逻辑就和算法或行为的逻辑混合在一起，从而不可能再独立演化。继承使得动态改变算法或行为变得不可能。

　　3、 使用策略模式可以避免使用多重条件(if-else)转移语句。多重转移语句不易维护，它把采取哪一种算法或采取哪一种行为的逻辑与算法或行为的逻辑混合在一起，统统列在一个多重转移语句里面，比使用继承的办法还要原始和落后。

缺点

　　1、客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略类。这就意味着客户端必须理解这些算法的区别，以便适时选择恰当的算法类。换言之，策略模式只适用于客户端知道所有的算法或行为的情况。

　　2、 策略模式造成很多的策略类，每个具体策略类都会产生一个新类。有时候可以通过把依赖于环境的状态保存到客户端里面，而将策略类设计成可共享的，这样策略类实例可以被不同客户端使用。换言之，可以使用享元模式来减少对象的数量。

练习案例

实现一

我们将创建一个定义活动的 Strategy 接口和实现了 Strategy 接口的实体策略类。Context 是一个使用了某种策略的类。

StrategyPatternDemo，我们的演示类使用 Context 和策略对象来演示 Context 在它所配置或使用的策略改变时的行为变化。

步骤 1

创建一个接口。

Strategy.java

public interface Strategy { public int doOperation(int num1, int num2); }

步骤 2

创建实现接口的实体类。

OperationAdd.java

public class OperationAdd implements Strategy{ @Override public int doOperation(int num1, int num2) { return num1 + num2; } }

OperationSubstract.java

public class OperationSubstract implements Strategy{ @Override public int doOperation(int num1, int num2) { return num1 - num2; } }

OperationMultiply.java

public class OperationMultiply implements Strategy{ @Override public int doOperation(int num1, int num2) { return num1 * num2; } }

步骤 3

创建 Context 类。

Context.java

public class Context { private Strategy strategy; public Context(Strategy strategy){ this.strategy = strategy; } public int executeStrategy(int num1, int num2){ return strategy.doOperation(num1, num2); } }

步骤 4

使用 Context 来查看当它改变策略 Strategy 时的行为变化。

StrategyPatternDemo.java

public class StrategyPatternDemo { public static void main(String[] args) { Context context = new Context(new OperationAdd()); System.out.println("10 + 5 = " + context.executeStrategy(10, 5)); context = new Context(new OperationSubstract()); System.out.println("10 - 5 = " + context.executeStrategy(10, 5)); context = new Context(new OperationMultiply()); System.out.println("10 * 5 = " + context.executeStrategy(10, 5)); } }

步骤 5

执行程序，输出结果：

10 + 5 = 15

10 - 5 = 5

10 * 5 = 50

实现二

假设现在要设计一个贩卖各类书籍的电子商务网站的购物车系统。一个最简单的情况就是把所有货品的单价乘上数量，但是实际情况肯定比这要复杂。比如，本网站可能对所有的高级会员提供每本20%的促销折扣；对中级会员提供每本10%的促销折扣；对初级会员没有折扣。

　　根据描述，折扣是根据以下的几个算法中的一个进行的：

　　算法一：对初级会员没有折扣。

　　算法二：对中级会员提供10%的促销折扣。

　　算法三：对高级会员提供20%的促销折扣。

　　使用策略模式来实现的结构图如下：

源代码

　　抽象折扣类

public interface MemberStrategy {

    /**

     * 计算图书的价格

     * @param booksPrice    图书的原价

     * @return    计算出打折后的价格

     */

    public double calcPrice(double booksPrice);

}

　　初级会员折扣类

public class PrimaryMemberStrategy implements MemberStrategy {

    @Override

    public double calcPrice(double booksPrice) {

        System.out.println("对于初级会员的没有折扣");

        return booksPrice;

    }

}

　　中级会员折扣类

public class IntermediateMemberStrategy implements MemberStrategy {

    @Override

    public double calcPrice(double booksPrice) {

        System.out.println("对于中级会员的折扣为10%");

        return booksPrice * 0.9;

    }

}

　　高级会员折扣类

public class AdvancedMemberStrategy implements MemberStrategy {

    @Override

    public double calcPrice(double booksPrice) {

        System.out.println("对于高级会员的折扣为20%");

        return booksPrice * 0.8;

    }

}

　　价格类

public class Price {

    //持有一个具体的策略对象

    private MemberStrategy strategy;

    /**

     * 构造函数，传入一个具体的策略对象

     * @param strategy    具体的策略对象

     */

    public Price(MemberStrategy strategy){

        this.strategy = strategy;

    }

    /**

     * 计算图书的价格

     * @param booksPrice    图书的原价

     * @return    计算出打折后的价格

     */

    public double quote(double booksPrice){

        return this.strategy.calcPrice(booksPrice);

    }

}

　　客户端

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        //选择并创建需要使用的策略对象

        MemberStrategy strategy = new AdvancedMemberStrategy();

        //创建环境

        Price price = new Price(strategy);

        //计算价格

        double quote = price.quote(300);

        System.out.println("图书的最终价格为：" + quote);

    }

}

　　从上面的示例可以看出，策略模式仅仅封装算法，提供新的算法插入到已有系统中，以及老算法从系统中“退休”的方法，策略模式并不决定在何时使用何种算法。在什么情况下使用什么算法是由客户端决定的。

策略模式的重心

　　策略模式的重心不是如何实现算法，而是如何组织、调用这些算法，从而让程序结构更灵活，具有更好的维护性和扩展性。

算法的平等性

　　策略模式一个很大的特点就是各个策略算法的平等性。对于一系列具体的策略算法，大家的地位是完全一样的，正因为这个平等性，才能实现算法之间可以相互替换。所有的策略算法在实现上也是相互独立的，相互之间是没有依赖的。

　　所以可以这样描述这一系列策略算法：策略算法是相同行为的不同实现。

运行时策略的唯一性

　　运行期间，策略模式在每一个时刻只能使用一个具体的策略实现对象，虽然可以动态地在不同的策略实现中切换，但是同时只能使用一个。

公有的行为

　　经常见到的是，所有的具体策略类都有一些公有的行为。这时候，就应当把这些公有的行为放到共同的抽象策略角色Strategy类里面。当然这时候抽象策略角色必须要用Java抽象类实现，而不能使用接口。

源代码

　　环境角色类

public class Context {

    //持有一个具体策略的对象

    private Strategy strategy;

    /**

     * 构造函数，传入一个具体策略对象

     * @param strategy    具体策略对象

     */

    public Context(Strategy strategy){

        this.strategy = strategy;

    }

    /**

     * 策略方法

     */

    public void contextInterface(){

        strategy.strategyInterface();

    }

}

　　抽象策略类

public interface Strategy {

    /**

     * 策略方法

     */

    public void strategyInterface();

}

　　具体策略类

public class ConcreteStrategyA implements Strategy {

    @Override

    public void strategyInterface() {

        //相关的业务

    }

}

public class ConcreteStrategyB implements Strategy {

    @Override

    public void strategyInterface() {

        //相关的业务

    }

}

public class ConcreteStrategyC implements Strategy {

    @Override

    public void strategyInterface() {

        //相关的业务

    }

}