CRUD 很无聊?一起学设计模式吧!-- 策略模式

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定义与特点

策略模式属于对象的行为模式。其用意是针对一组算法,将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中,从而使得它们可以相互替换。策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。它通过对算法进行封装,把使用算法的责任和算法的实现分割开来,并委派给不同的对象对这些算法进行管理。

策略模式的主要优点如下:

  • 多重条件语句不易维护,而使用策略模式可以避免使用多重条件语句。

  • 策略模式提供了一系列的可供重用的算法族,恰当使用继承可以把算法族的公共代码转移到父类里面,从而避免重复的代码。

  • 策略模式提供了对开闭原则的完美支持,可以在不修改原代码的情况下,灵活增加新算法。

  • 策略模式把算法的使用放到环境类中,而算法的实现移到具体策略类中,实现了二者的分离。

主要缺点如下:

  • 客户端必须理解所有策略算法的区别,以便适时选择恰当的算法类。
  • 策略模式造成很多的策略类。

UML

image.png

角色定义

策略模式涉及三个角色:

  • 抽象策略(Strategy)角色:这是一个抽象角色,通常由一个接口或抽象类实现。此角色定义所有支持的算法的公共接口。
  • 具体策略(ConcreteStrategy)角色,封装了具体的算法或行为。
  • 环境(Context)角色:用一个 ConcreteStrategy 来配置,持有一个 Strategy 的引用。

场景实战

提到策略模式不得不说一下《三十六计》,它是根据中国古代军事思想和丰富的斗争经验总结而成的兵书,是中华名族悠久非物质文化遗产之一,它的身影在留下来的战争故事中无处不在。

知己知彼方能百战不殆,在战争中使用哪种谋略需要因人而异。张三好色,使用美人计获取情报,而后图之;李四狡诈,使用苦肉计使其麻痹,放下戒心,然后破之;王二与麻子有仇,只需坐山观虎斗,使用借刀杀人让麻子杀了王二即可。

这个场景可以套用策略模式来实现

代码示例

抽象策略

首先定义所有计策的抽象类,所有策略的目的都是为了击败对手,定义公共方法 fightEnemy

/**
 * 策略接口,定义所有的接口
 * @date 2019/5/22 9:50
 */
public interface FightStrategy {
    /**
     * 杀敌之法
     */
    public void fightEnemy();
}

具体策略

我们定义三种策略,分别是美人计,苦肉计,借刀杀人计:

/**
 * 三十六计之美人计
 */
public class HoneyTrapStrategy implements FightStrategy{
    @Override
    public void fightEnemy() {
        System.out.println("使用‘美人计’取得胜利");
    }
}
/**
 * 三十六计之苦肉计
 */
public class SelfInjuryStrategy implements FightStrategy {

    @Override
    public void fightEnemy() {
        System.out.println("使用’苦肉计‘取得胜利");
    }
}
/**
 * 三十六计之借刀杀人
 */
public class CollateralStrategy implements FightStrategy{
    @Override
    public void fightEnemy() {
        System.out.println("使用’借刀杀人‘取得胜利");
    }
}

环境角色

环境角色主要是持有一个具体的策略,我们使用构造器在初始化环境类时传入具体的策略

/**
 * 环境角色-持有具体策略的引用
 */
public class StrategyContext {
    private FightStrategy strategy;

    public StrategyContext(FightStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void fight(){
        this.strategy.fightEnemy();
    }
}

客户端

/**
 * 客户端需要根据具体的对手选择具体的策略
 */
public class FightClient {
    public static void main(String[] args) {
        FightClient client = new FightClient();
        client.fightEnemy("李四");
    }

    private void fightEnemy(String enemyName) {
        StrategyContext context = null;
        switch (enemyName){
            case "张三" :
                context = new StrategyContext(new HoneyTrapStrategy());
                break;
            case "李四":
                context = new StrategyContext(new SelfInjuryStrategy());
                break;
            case "王二":
                context = new StrategyContext(new CollateralStrategy());
                break;
        }

        context.fight();
    }
}

执行结果

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扩展

在上面例子中客户端需要承担根据敌人选择具体的策略职责,即上面的 case 语句的实现逻辑,把这样一大段代码放在客户端会造成客户端臃肿,影响阅读体验,我们有 2 种优化策略:

简单工厂

使用简单工厂方法,将选择策略的判断逻辑抽取到工厂类中,客户端传入 enemyName 给简单工厂生成具体策略,实现逻辑如下:

/**
 *  简单工厂方法
 *      根据敌人名称选择具体的策略
 */
public class StrategyFactory {
    public static FightStrategy createFightStrategy(String enemyName){
        FightStrategy strategy;
        switch (enemyName){
            case "张三" :
                strategy = new HoneyTrapStrategy();
                break;
            case "李四":
                strategy = new SelfInjuryStrategy();
                break;
            case "王二":
                strategy = new CollateralStrategy();
                break;
            default:
                throw new IllegalStateException("Unexpected value: " + enemyName);
        }
        return strategy;
    }
}

接下来改造客户端,选择具体策略的方法使用简单工厂生成:

/**
 * 使用简单工厂构建具体的策略
 */
public class FightClient {
    public static void main(String[] args) {
        FightClient client = new FightClient();
        client.fightEnemy("张三");
    }

    private void fightEnemy(String enemyName) {
        FightStrategy strategy = StrategyFactory.createFightStrategy(enemyName);
        StrategyContext context = new StrategyContext(strategy);
        context.fight();
    }
}

策略与简单工厂结合

这里主要改造环境角色类,构造方法不再接收具体的策略对象,而是使用 enemyName 作为参数接收,让其拥有根据 enemyName 选择策略的能力,改造后的环境类如下:

/**
 * 环境角色 结合简单工厂选择具体的策略
 */
public class StrategyContext {

    private FightStrategy strategy;

    public StrategyContext(String enemyName) {
        switch (enemyName){
            case "张三" :
                strategy = new HoneyTrapStrategy();
                break;
            case "李四":
                strategy = new SelfInjuryStrategy();
                break;
            case "王二":
                strategy = new CollateralStrategy();
                break;
            default:
                throw new IllegalStateException("Unexpected value: " + enemyName);
        }
    }

    public void fight(){
        this.strategy.fightEnemy();
    }
}

改造后的客户端代码如下:

/**
 * 环境角色拥有选择策略的能力,客户端只需要认识Context角色
 */
public class FightClient {
    public static void main(String[] args) {
        FightClient client = new FightClient();
        client.fightEnemy("王二");
    }

    private void fightEnemy(String enemyName) {
        StrategyContext context = new StrategyContext(enemyName);
        context.fight();
    }
}

对比

使用简单工厂方法时客户端需要认识两个类:FightStrategy,StrategyContext,而使用策略与简单工厂结合的方式客户端只需要认识 StrategyContext 即可,这使得算法类彻底与客户端分离,耦合度会更低。

应用场景

策略模式的使用场景很多,主要有以下几类:

  • 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。

  • 《重构》一书中指出策略模式可以作为优化条件语句的技巧,一个类定义了多种行为,并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现,可将每个条件分支移入它们各自的策略类中以代替这些条件语句。

  • 系统中各算法彼此完全独立,且要求对客户隐藏具体算法的实现细节时。

  • 系统要求使用算法的客户不应该知道其操作的数据时,可使用策略模式来隐藏与算法相关的数据结构。

  • 多个类只区别在表现行为不同,可以使用策略模式,在运行时动态选择具体要执行的行为。

image.png

  • 设计模式

    设计模式(Design pattern)代表了最佳的实践,通常被有经验的面向对象的软件开发人员所采用。设计模式是软件开发人员在软件开发过程中面临的一般问题的解决方案。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的。

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