初識設計模式 - 策略模式

簡介

策略設計模式（Strategy Design Pattern）實際上起到一個解耦的作用，解耦了策略的定義、創建、使用三部分。

其概念是，定義一系列演算法類，將每一個演算法封裝起來，並讓它們可以互相替換。

從代碼的層面上理解就是，將面向過程編程中的分支（如 if-else 或 switch 分支）代碼，轉換成面向對象的演算法類，通過構建這些類的關係以實現不同分支的選擇，實現運行時選擇策略。

具體實現

在這裡，使用一個加、減、乘的案例來展示策略模式的應用。

首先，對加、減、乘運算抽象出一個公共的方法，定義一個 Strategy 策略介面，其代碼示例如下：

public interface Strategy {
    // 加、減、乘、除都是對兩個數進行處理
    int doOperation(int num1, int num2);
}

對於加法，實現 Strategy 策略介面，定義一個 OperationAdd 策略類，其代碼示例如下：

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

對於減法，實現 Strategy 策略介面，定義一個 OperationSubtract 策略類，其代碼示例如下：

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

對於乘法，實現 Strategy 策略介面，定義一個 OperationMultiply 策略類，其代碼示例如下：

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

通常，會定義一個 Context 類用於彙總策略類，以方便客戶端使用，其代碼示例如下：

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);
    }
}

對於客戶端而言，需要理解 Context 類如何使用，以及知道所有的策略類，通過註入不同的 Strategy 對象以達到選擇不同策略的效果。

如下是客戶端使用策略模式的代碼示例：

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));
    }
}

總結

優點

策略模式的主要優點如下：

• 使用策略模式可以避免使用多重條件語句，如 if-else 或 switch 語句
• 策略模式提供了管理相關演算法族的辦法，如恰當地使用繼承把演算法族的公共代碼轉移到父類中
• 策略模式提供了相同行為的不同實現，客戶端可以根據不同的需求使用不同的策略
• 可以在不更改原代碼的模式下，靈活增加新的演算法，符合開閉原則
• 策略模式把演算法的使用放到環境類中，把實現放到具體策略類中，把定義放到客戶端中，實現了三者的解耦

缺點

策略模式的主要缺點如下：

• 客戶端必須知道所有的策略類，並自行決定使用哪一個策略類
• 策略模式造成很多策略類，增加了維護難度

適用場景

策略模式的適用場景如下：

• 一個系統需要動態地在幾種演算法中選擇一種時，可將每個演算法封裝到策略類中
• 對於多重條件語句，使用策略模式將這些行為轉移到相應的具體策略類中，以替代這些條件語句
• 系統要求使用演算法的客戶端不應該知道其操作的數據時，可以使用策略模式來封裝演算法及其數據結構

源碼

在 JDK 中，Comparator 介面就是一個策略模式的應用。

實際使用時，Comparator 就是策略介面，使用匿名內部類來實現具體策略類。如下是使用的示例代碼：

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

public class ComparatorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names = {"張三", "李四", "小明"};
        Comparator<String> comparator = new Comparator<>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                return o1.compareTo(o2);
            }
        };
        Arrays.sort(names, comparator);
        // [小明, 張三, 李四]
        System.out.println(Arrays.toString(names));
    }
}

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