初识设计模式 - 策略模式

简介

策略设计模式（Strategy Design Pattern）实际上起到一个解耦的作用，解耦了策略的定义、创建、使用三部分。

其概念是，定义一系列算法类，将每一个算法封装起来，并让它们可以互相替换。

从代码的层面上理解就是，将面向过程编程中的分支（如 if-else 或 switch 分支）代码，转换成面向对象的算法类，通过构建这些类的关系以实现不同分支的选择，实现运行时选择策略。

具体实现

在这里，使用一个加、减、乘的案例来展示策略模式的应用。

首先，对加、减、乘运算抽象出一个公共的方法，定义一个 Strategy 策略接口，其代码示例如下：

public interface Strategy {
    // 加、减、乘、除都是对两个数进行处理
    int doOperation(int num1, int num2);
}

对于加法，实现 Strategy 策略接口，定义一个 OperationAdd 策略类，其代码示例如下：

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

对于减法，实现 Strategy 策略接口，定义一个 OperationSubtract 策略类，其代码示例如下：

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

对于乘法，实现 Strategy 策略接口，定义一个 OperationMultiply 策略类，其代码示例如下：

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

通常，会定义一个 Context 类用于汇总策略类，以方便客户端使用，其代码示例如下：

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

对于客户端而言，需要理解 Context 类如何使用，以及知道所有的策略类，通过注入不同的 Strategy 对象以达到选择不同策略的效果。

如下是客户端使用策略模式的代码示例：

public class StrategyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context(new OperationAdd());
        // 10 + 5 = 15
        System.out.println("10 + 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
 
        context = new Context(new OperationSubtract());
        // 10 - 5 = 5
        System.out.println("10 - 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
 
        context = new Context(new OperationMultiply());
        // 10 * 5 = 50
        System.out.println("10 * 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
    }
}

总结

优点

策略模式的主要优点如下：

• 使用策略模式可以避免使用多重条件语句，如 if-else 或 switch 语句
• 策略模式提供了管理相关算法族的办法，如恰当地使用继承把算法族的公共代码转移到父类中
• 策略模式提供了相同行为的不同实现，客户端可以根据不同的需求使用不同的策略
• 可以在不更改原代码的模式下，灵活增加新的算法，符合开闭原则
• 策略模式把算法的使用放到环境类中，把实现放到具体策略类中，把定义放到客户端中，实现了三者的解耦

缺点

策略模式的主要缺点如下：

• 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
• 策略模式造成很多策略类，增加了维护难度

适用场景

策略模式的适用场景如下：

• 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种时，可将每个算法封装到策略类中
• 对于多重条件语句，使用策略模式将这些行为转移到相应的具体策略类中，以替代这些条件语句
• 系统要求使用算法的客户端不应该知道其操作的数据时，可以使用策略模式来封装算法及其数据结构

源码

在 JDK 中，Comparator 接口就是一个策略模式的应用。

实际使用时，Comparator 就是策略接口，使用匿名内部类来实现具体策略类。如下是使用的示例代码：

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
 
public class ComparatorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names = {"张三", "李四", "小明"};
        Comparator comparator = new Comparator<>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                return o1.compareTo(o2);
            }
        };
        Arrays.sort(names, comparator);
        // [小明, 张三, 李四]
        System.out.println(Arrays.toString(names));
    }
}