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
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 */publicinterfaceFightStrategy { /** * 杀敌之法 */publicvoidfightEnemy(); }
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 */publicclassHoneyTrapStrategyimplementsFightStrategy{ publicvoidfightEnemy() { System.out.println("使用‘美人计’取得胜利"); } }
/** * 三十六计之苦肉计 */publicclassSelfInjuryStrategyimplementsFightStrategy { publicvoidfightEnemy() { System.out.println("使用’苦肉计‘取得胜利"); } }
/** * 三十六计之借刀杀人 */publicclassCollateralStrategyimplementsFightStrategy{ publicvoidfightEnemy() { 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 */publicclassStrategyContext { privateFightStrategystrategy; publicStrategyContext(FightStrategystrategy) { this.strategy=strategy; } publicvoidfight(){ 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 */publicclassFightClient { publicstaticvoidmain(String[] args) { FightClientclient=newFightClient(); client.fightEnemy("李四"); } privatevoidfightEnemy(StringenemyName) { StrategyContextcontext=null; switch (enemyName){ case"张三" : context=newStrategyContext(newHoneyTrapStrategy()); break; case"李四": context=newStrategyContext(newSelfInjuryStrategy()); break; case"王二": context=newStrategyContext(newCollateralStrategy()); break; } context.fight(); } }
执行结果
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 */publicclassStrategyFactory { publicstaticFightStrategycreateFightStrategy(StringenemyName){ FightStrategystrategy; switch (enemyName){ case"张三" : strategy=newHoneyTrapStrategy(); break; case"李四": strategy=newSelfInjuryStrategy(); break; case"王二": strategy=newCollateralStrategy(); break; default: thrownewIllegalStateException("Unexpected value: "+enemyName); } returnstrategy; } }
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 */publicclassFightClient { publicstaticvoidmain(String[] args) { FightClientclient=newFightClient(); client.fightEnemy("张三"); } privatevoidfightEnemy(StringenemyName) { FightStrategystrategy=StrategyFactory.createFightStrategy(enemyName); StrategyContextcontext=newStrategyContext(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 */publicclassStrategyContext { privateFightStrategystrategy; publicStrategyContext(StringenemyName) { switch (enemyName){ case"张三" : strategy=newHoneyTrapStrategy(); break; case"李四": strategy=newSelfInjuryStrategy(); break; case"王二": strategy=newCollateralStrategy(); break; default: thrownewIllegalStateException("Unexpected value: "+enemyName); } } publicvoidfight(){ 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 */publicclassFightClient { publicstaticvoidmain(String[] args) { FightClientclient=newFightClient(); client.fightEnemy("王二"); } privatevoidfightEnemy(StringenemyName) { StrategyContextcontext=newStrategyContext(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。