Java設計模式（十二） 策略模式

来源:http://www.cnblogs.com/jasongj/archive/2016/05/30/5541049.html
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本文結合實例詳述了策略模式的實現方式，並介紹瞭如何結合簡單工廠模式及Annotation優化策略模式。最後分析了策略模式的優缺點及已（未）遵循的OOP原則 ...


原創文章，同步發自作者個人博客，http://www.jasongj.com/design_pattern/strategy/

策略模式介紹

策略模式定義

策略模式（Strategy Pattern），將各種演算法封裝到具體的類中，作為一個抽象策略類的子類，使得它們可以互換。客戶端可以自行決定使用哪種演算法。

策略模式類圖

策略模式類圖如下
Strategy Pattern Class Diagram

策略模式角色劃分

  • Strategy 策略介面或者（抽象策略類），定義策略執行介面
  • ConcreteStrategy 具體策略類
  • Context 上下文類，持有具體策略類的實例，並負責調用相關的演算法

策略模式實例解析

本文代碼可從作者Github下載

典型策略模式實現

策略介面，定義策略執行介面

package com.jasongj.strategy;

public interface Strategy {

  void strategy(String input);

}

具體策略類，實現策略介面，提供具體演算法

package com.jasongj.strategy;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

@com.jasongj.annotation.Strategy(name="StrategyA")
public class ConcreteStrategyA implements Strategy {

  private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(ConcreteStrategyB.class);

  @Override
  public void strategy(String input) {
    LOG.info("Strategy A for input : {}", input);
  }

}
package com.jasongj.strategy;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

@com.jasongj.annotation.Strategy(name="StrategyB")
public class ConcreteStrategyB implements Strategy {

  private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(ConcreteStrategyB.class);

  @Override
  public void strategy(String input) {
    LOG.info("Strategy B for input : {}", input);
  }

}

Context類，持有具體策略類的實例，負責調用具體演算法

package com.jasongj.context;

import com.jasongj.strategy.Strategy;

public class SimpleContext {

  private Strategy strategy;
  
  public SimpleContext(Strategy strategy) {
    this.strategy = strategy;
  }
  
  public void action(String input) {
    strategy.strategy(input);
  }
  
}

客戶端可以實例化具體策略類，並傳給Context類，通過Context統一調用具體演算法

package com.jasongj.client;

import com.jasongj.context.SimpleContext;
import com.jasongj.strategy.ConcreteStrategyA;
import com.jasongj.strategy.Strategy;

public class SimpleClient {

  public static void main(String[] args) {
    Strategy strategy = new ConcreteStrategyA();
    SimpleContext context = new SimpleContext(strategy);
    context.action("Hellow, world");
  }

}

使用Annotation和簡單工廠模式增強策略模式

上面的實現中，客戶端需要顯示決定具體使用何種策略，並且一旦需要換用其它策略，需要修改客戶端的代碼。解決這個問題，一個比較好的方式是使用簡單工廠，使得客戶端都不需要知道策略類的實例化過程，甚至都不需要具體哪種策略被使用。

如《Java設計模式（一） 簡單工廠模式不簡單》所述，簡單工廠的實現方式比較多，可以結合《Java系列（一）Annotation（註解）》中介紹的Annotation方法。

使用Annotation和簡單工廠模式的Context類如下

package com.jasongj.context;

import java.util.Collections;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

import org.apache.commons.configuration.ConfigurationException;
import org.apache.commons.configuration.XMLConfiguration;
import org.reflections.Reflections;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import com.jasongj.strategy.Strategy;

public class SimpleFactoryContext {

  private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(SimpleFactoryContext.class);
  private static Map<String, Class> allStrategies;

  static {
    Reflections reflections = new Reflections("com.jasongj.strategy");
    Set<Class<?>> annotatedClasses =
        reflections.getTypesAnnotatedWith(com.jasongj.annotation.Strategy.class);
    allStrategies = new ConcurrentHashMap<String, Class>();
    for (Class<?> classObject : annotatedClasses) {
      com.jasongj.annotation.Strategy strategy = (com.jasongj.annotation.Strategy) classObject
          .getAnnotation(com.jasongj.annotation.Strategy.class);
      allStrategies.put(strategy.name(), classObject);
    }
    allStrategies = Collections.unmodifiableMap(allStrategies);
  }

  private Strategy strategy;

  public SimpleFactoryContext() {
    String name = null;
    try {
      XMLConfiguration config = new XMLConfiguration("strategy.xml");
      name = config.getString("strategy.name");
      LOG.info("strategy name is {}", name);
    } catch (ConfigurationException ex) {
      LOG.error("Parsing xml configuration file failed", ex);
    }

    if (allStrategies.containsKey(name)) {
      LOG.info("Created strategy name is {}", name);
      try {
        strategy = (Strategy) allStrategies.get(name).newInstance();
      } catch (InstantiationException | IllegalAccessException ex) {
        LOG.error("Instantiate Strategy failed", ex);
      }
    } else {
      LOG.error("Specified Strategy name {} does not exist", name);
    }

  }

  public void action(String input) {
    strategy.strategy(input);
  }

}

從上面的實現可以看出，雖然並沒有單獨創建一個簡單工廠類，但它已經融入了簡單工廠模式的設計思想和實現方法。

客戶端調用方式如下

package com.jasongj.client;

import com.jasongj.context.SimpleFactoryContext;

public class SimpleFactoryClient {

  public static void main(String[] args) {
    SimpleFactoryContext context = new SimpleFactoryContext();
    context.action("Hellow, world");
  }

}

從上面代碼可以看出，引入簡單工廠模式後，客戶端不再需要直接實例化具體的策略類，也不需要判斷應該使用何種策略，可以方便應對策略的切換。

策略模式分析

策略模式優點

  • 策略模式提供了對“開閉原則”的完美支持，用戶可以在不修改原有系統的基礎上選擇演算法（策略），並且可以靈活地增加新的演算法（策略）。
  • 策略模式通過Context類提供了管理具體策略類（演算法族）的辦法。
  • 結合簡單工廠模式和Annotation，策略模式可以方便的在不修改客戶端代碼的前提下切換演算法（策略）。

策略模式缺點

  • 傳統的策略模式實現方式中，客戶端必須知道所有的具體策略類，並須自行顯示決定使用哪一個策略類。但通過本文介紹的通過和Annotation和簡單工廠模式結合，可以有效避免該問題
  • 如果使用不當，策略模式可能創建很多具體策略類的實例，但可以通過使用上文《Java設計模式（十一） 享元模式》介紹的享元模式有效減少對象的數量。

策略模式已（未）遵循的OOP原則

已遵循的OOP原則

  • 依賴倒置原則
  • 迪米特法則
  • 里氏替換原則
  • 介面隔離原則
  • 單一職責原則
  • 開閉原則

未遵循的OOP原則

  • NA

Java設計模式系列


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