小酌重構系列[15]——策略模式代替分支

来源:http://www.cnblogs.com/keepfool/archive/2016/05/17/5503516.html
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前言 在一些較為複雜的業務中，客戶端需要依據條件，執行相應的行為或演算法。在實現這些業務時，我們可能會使用較多的分支語句（switch case或if else語句）。使用分支語句，意味著“變化”和“重覆”，每個分支條件都代表一個變化，每個分支邏輯都是相似行為或演算法的重覆。當追加新的條件時，我們需要追... ...


前言

在一些較為複雜的業務中，客戶端需要依據條件，執行相應的行為或演算法。在實現這些業務時，我們可能會使用較多的分支語句（switch case或if else語句）。使用分支語句，意味著“變化”和“重覆”，每個分支條件都代表一個變化，每個分支邏輯都是相似行為或演算法的重覆。
當追加新的條件時，我們需要追加分支語句，並追加相應的行為或演算法。

上一篇文章“使用多態代替條件判斷”中，我們講到它可以處理這些“變化”和“重覆”，今天我將介紹一種新的方式——使用策略模式代替分支，它也能處理這些“變化”和“重覆”。在講這個策略之前，我們先來看一則小故事。

小商城的運營

某小型線上商城，有3位核心成員，他們分別是CTO、COO和CEO。
CTO：小A，負責擼代碼，以及維護商城系統。
COO：小B，負責吹牛忽悠，以及市場推廣和運營。
CEO：小C，負責拉皮條，以及看著你倆幹活。

在這個故事中，假定你就是小A，頭銜CTO（誰讓你既不會拉皮條，也不會吹牛忽悠呢）。

第一幕

某一天，小B策划了一個促銷活動，免費給用戶發放一些優惠券，用戶在消費滿一定金額後，可以使用這些優惠券抵扣。
假定現在有兩個優惠活動——“滿99減20，滿199減50”。

每個用戶要買的東西和花費的金額是不同的，根據不同的消費金額，系統需要判定使用什麼優惠券。
面對這樣一個場景，你說這不是忒簡單了嘛，然後唰唰唰2分鐘就擼完了這串代碼。

public decimal CalculateAmount(decimal amount)
{
    if (amount < 99)
        return amount;
    else if (amount < 200)
        return amount - 20;
    else
        return amount - 50;
}

小B看了後，說道：“哇，這麼快就弄完了，不愧是咱們公司的CTO，趕緊上線吧！”。

第二幕

第一天，小B根據交易數據分析得知，自從上了優惠券後（我是優惠券，誰要上我？），商城的交易額增長了很多，而且有較多用戶的訂單金額竟然超過了200。
為了回饋這部分“高端”用戶的熱情和貢獻，商城決定加大優惠力度，於是小B追加了兩項優惠活動：滿299減80，滿399減120。（好吧，這和街邊賣場的大叔吆喝是一樣樣的，原價500多的真皮皮鞋、錢包，現在只要50元，全場50元，通通50元…！）

看到這新出現的場景，你想這不是分分鐘搞定的事兒？於是你修改了CalculateAmount()方法。

public decimal CalculateAmount(decimal amount)
{
    if (amount < 99)
        return amount;
    else if (amount < 200)
        return amount - 20;
    else if(amount < 300)
        return amount - 50;
    else if (amount < 400)
        return amount - 80;
    else
        return amount - 120;
}

第三幕

第二天，小B又提了一個要求：“有些用戶的會員等級比較高，為了給用戶一種“老子是上帝”的感覺，可以為這些高級會員打一些折扣。”

銅牌會員無折扣，銀牌會員打98折，金牌會員打95折，磚石會員打9折。

這時，你心裡嘀咕了一聲，幹嘛不早說？ 改吧，反正也不是啥難事兒。

public decimal CalculateAmount(Customer customer, decimal amount)
{
    // 優惠券減免
    if (amount < 99)
    {
    }
    else if (amount <200)
        amount -= 20;
    else if(amount <300)
        amount -= 50;
    else if (amount < 400)
        amount -= 80;
    else
        amount -= 120;

    // 會員等級減免
    switch (customer.MemberLevel)
    {
        case MemberLevel.Silver:
            amount *= 0.98m;
            break;
        case MemberLevel.Gold:
            amount *= 0.95m;
            break;
        case MemberLevel.Diamond:
            amount *= 0.90m;
            break;
    }
    return amount;
}

小B拍了拍你的肩膀，意味深長地說：“網站的維護就全靠你了，咱們會好起來的，賺了錢大家一起分！”。

第四幕

三天之後，小B說這幾天商城銷量非常不錯，咱們應該賺了不少錢。但是用戶現在的激情也降下去了，咱們可以撤回這些優惠了，商品都按原價來賣吧，麻煩你把優惠政策給撤銷吧。

你幽幽地嘆了一口氣：“好吧，現在改（說好的賺錢大家一起分的呢，這茬子事兒你咋不提？一萬匹草泥馬瘋狂地踏過）。”

於是你刪除了調用這個方法的代碼。

第五幕

一個月後，小B又來找你了：“現在又到了購物的旺季，淘寶京東開始做活動了，優惠力度還挺大，咱們也在這股購物潮里湊個熱鬧吧。這一次，我們有以下幾項業務規則，和上次的不同，也比上次的複雜一些，你聽我向你娓娓道來啊。”

1. aaa規則
2. bbb規則
3. ccc規則
4. ddd規則
…
10. xxx規則

聽完這些後，你崩潰了，你這個小B（一語雙關），怎麼一下子提出這麼多業務，還不帶重樣的，我從何改起啊？

設計模式簡介

聽完這個故事後，你能瞭解到什麼呢？我們用兩個詞來概括，也就是本文開頭提到的“變化”和“重覆”。
大多數的“變化”都會伴隨著“重覆”，這些“重覆”的表現形式可能不一樣，但它們的本質是類似的。

無論是生活還是工作，變化是和重覆都是無處不在的。
在工作中，我們處於某一個崗位，我們每天的工作任務都會有變化，我們使用近乎相同的方式處理這些工作任務。

代碼中也會出現很多“變化”和“重覆”，我們該如何應對呢？。
你可以借用一些設計模式，怎麼用設計模式咱先不說，我們先粗略地解一下設計模式。

設計模式是對軟體設計中普遍存在（反覆出現）的各種問題，所提出的解決方案。

設計模式我們把它拆分成兩個來看，“設計”和“模式”。
“設計”就是設計，對於軟體系統來說，即分析問題並解決問題的過程。
“模式”是指事物的標準。在軟體領域，每個人面臨的問題是不同的，雖然不同的問題有不同的標準，但很多問題本質上是類似的。

設計模式更多的是軟體層面的，而非業務層面的。
即使你用了設計模式，你也不一定能解決業務上的問題。
即使你不用設計模式，業務上的問題你也許能通過其他途徑解決。

設計模式怎麼用，在這裡我也無法給一個確定的答案。
我個人的看法是，儘量做到“心中無模式”。最關鍵的是，你應該直面問題的本質，尋找問題最有效的解決方式，不要一遇到問題，就誇誇其談地使用某某設計模式。真切地從用戶角度去出發，去剖析問題的本質，並提出合理的設計和解決方案。當問題得以解決，你回顧這個過程時，你會發現很多模式你是自然而然地用到了。不要特別在意設計模式，這可能會讓你忽視問題的本質，即使你把GOF的23種設計模式倒背如流，你解決問題的能力也不會有所提升。

PS：為了描述“變化”和“重覆”，我使用了小商城運營這個故事。這個故事裡面有些不恰當的地方，搞線上購物的是不會這麼去設計優惠券和折扣的。

策略模式

正式進入今天的主題吧，這篇文章要提到的設計模式是“策略模式”。

定義

策略模式是設計模式裡面較為簡單的一種，它的定義如下：

The Strategy Pattern defines a family of algorithms,encapsulates each one,and makes them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients that use it.

策略模式定義了一系列的演算法，並將每一個演算法封裝起來，而且使它們還可以相互替換。
在策略模式中，演算法是其中的“變化點”，策略模式讓演算法獨立於使用它的客戶而獨立變化。

組成部分

策略模式有4個部分組成：

1. 客戶端：指定使用哪種策略，它依賴於環境

2. 環境：依賴於演算法介面，併為客戶端提供演算法介面的實例

3. 抽象策略：定義公共的演算法介面

4. 策略實現：演算法介面的具體實現

下麵這幅圖詮釋了這4個組成部分：

image

註意：在策略模式中，策略是由用戶選擇的，這意味著具體策略可能都要暴露給客戶端，但是我們可以通過“分解依賴”來隱藏策略細節。

示例

重構前

該示例是一家物流公司根據State計算物流運費的場景，ShippingInfo類的CalculateShippingAmount()方法，會按照不同的State計算出運輸費用。物流公司最開始只處理3個State的運輸業務，分別是Alaska, NewYork和Florida。

image

隱藏代碼
public class ClientCode
{
    public decimal CalculateShipping()
    {
        ShippingInfo shippingInfo = new ShippingInfo();
        return shippingInfo.CalculateShippingAmount(State.Alaska);
    }
}

public enum State
{
    Alaska,
    NewYork,
    Florida
}

public class ShippingInfo
{
    public decimal CalculateShippingAmount(State shipToState)
    {
        switch (shipToState)
        {
            case State.Alaska:
                return GetAlaskaShippingAmount();
            case State.NewYork:
                return GetNewYorkShippingAmount();
            case State.Florida:
                return GetFloridaShippingAmount();
            default:
                return 0m;   
        }
    }

    private decimal GetAlaskaShippingAmount()
    {
        return 15m;
    }

    private decimal GetNewYorkShippingAmount()
    {
        return 10m;
    }

    private decimal GetFloridaShippingAmount()
    {
        return 3m;
    }
}

這段代碼使用了switch case分支語句，每個State都有相應的運費演算法。當物流公司業務擴大，追加新的State時，我們不得不追加switch case分支，並提供新的State的運費演算法。

在不遠的將來，ShippingInfo類將變成這樣：

  • CalculateShippingAmount()方法中包含了大量的switch case分支
  • 大量的運費演算法使得ShippingInfo變得非常臃腫

從職責角度看，運費演算法是另外一個層面的職責，我們也理應將運費演算法從ShippingInfo中剝離出來。

重構後

為了演示策略模式的各個組成部分，我將重構後的代碼拆分為4個部分，下圖是重構後的UML圖示。

image

抽象策略

計算運費的策略介面，在介面中定義了State屬性和Calculate()計算方法。

public interface IShippingCalculation
{
    State State { get; }
    decimal Calculate();
}

策略實現

計算運費的策略實現，分別實現了Alask、NewYork和Florida三個州的運算策略。

public class AlaskShippingCalculation : IShippingCalculation
{
    public State State { get { return State.Alaska; } }

    public decimal Calculate()
    {
        return 15m;
    }
}

public class NewYorkShippingCalculation : IShippingCalculation
{
    public State State { get { return State.NewYork; } }

    public decimal Calculate()
    {
        return 10m;
    }
}

public class FloridaShippingCalculation : IShippingCalculation
{
    public State State { get { return State.Florida; } }

    public decimal Calculate()
    {
        return 3m;
    }
}

環境

IShippingInfo介面相當於環境介面，ShippingInfo相當於環境具體實現，ShippingInfo知道所有的運算策略。

public interface IShippingInfo
{
    decimal CalculateShippingAmount(State state);
}

public class ShippingInfo : IShippingInfo
{
    private IDictionary<State, IShippingCalculation> ShippingCalculations { get; set; }

    public ShippingInfo(IEnumerable<IShippingCalculation> shippingCalculations)
    {
        ShippingCalculations = shippingCalculations.ToDictionary(calc => calc.State);
    }

    public decimal CalculateShippingAmount(State state)
    {
        return ShippingCalculations[state].Calculate();
    }
}

客戶端

ClientCode表示客戶端，由客戶端指定運輸目的地，它通過IShippingInfo獲取運費計算結果。

客戶端依賴於IShippingInfo介面，這使運費計算策略得以隱藏，並解除了客戶端對具體環境的依賴性。

public class ClientCode
{
    public IShippingInfo ShippingInfo { get; set; }

    public decimal CalculateShipping()
    {
        return ShippingInfo.CalculateShippingAmount(State.Alaska);
    }
}

使用分支還是策略模式?

通過上面這個示例，大家可以清晰地看到，重構後的代碼比重構前複雜的多。出現新的State時，雖然我們可以方便地擴展新的策略，但是會導致策略類越來越多，這意味著我們可能需要維護大量的策略類。

有些人會覺得重構前的代碼會比較實用，雖然耦合性高，無擴展性，但代碼也比較好改——想使用哪種方式完全取決於你。
（在實際的應用中，運費計算遠比示例中的代碼要複雜的多。比如：需要依據當前的油價、運輸路線、運輸工具、運輸時間等各種條件來計算。）

另外，我們不應該一遇到分支語句，就想著把它改造成策略模式，這是設計模式的濫用。
如果分支條件是比較固定的，而且每個分支處理邏輯較為簡單，我們就沒必要使用設計模式。

總的來說，使用分支判斷還是策略模式？答案是：It depends on you.

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