JAVA设计模式14：策略模式，使算法的变化独立于使用它的客户端

一、什么是策略模式

策略模式是一种软件设计模式，它定义了一系列算法，将每个算法都封装起来，并且使它们可以互相替换。策略模式可以使算法的变化独立于使用它的客户端。

在策略式中，通常会有一个抽象策略接口，它定义了一个公共的方法或操作，具体的策略类实现了该接口，并提供不同的算法实现。客户端类（Context）持有一个策略对象，并根据需要调用策对象的方法来执行具体的算法。

使用策略模式的好处是可以在不修改客户端的情况下，动态地改变算法的实现，提高了代码的灵活性和可扩展性。同时，策略模式也符合单一职责原则，每个体策略类只负责一个算法的实现，使代码更加清晰易懂。

在 Java 语言中，策略模式可以通过接口和实现类的方式来实现，也可以通过函数式接口和 Lambda 表达式的方式来实现。无论采用哪种方式，策略式都可以帮助我们实现算法的动态切换和灵活性设计。

二、策略模式实例

下面是一个使用策略模式的 Java 示例代码，请同学们认真学习。

首先，我们定义一个策略接口 PaymentStrategy，它包含一个 pay 方法用于支付操作：

public interface PaymentStrategy {
    void pay(double amount);
}

然后，我们实现两个具体的策略类 CreditCardStrategy 和 PayPalStrategy，分别实现了 PaymentStrategy 接口：

public class CreditCardStrategy implements PaymentStrategy {
    private String cardNumber;
    private String cvv;
    private String expirationDate;
    public CreditCardStrategy(String cardNumber, String cvv, String expirationDate) {
        this.cardNumber = cardNumber;
        this.cvv = cvv;
        this.expirationDate = expirationDate;
    }
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("Paid $" + amount + " using credit card.");
    }
}
public class PayPalStrategy implements PaymentStrategy {
    private String email;
    private String password;
    public PayPalStrategy(String email, String password) {
        this.email = email;
        this.password = password;
    }
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("Paid $" + amount + " using PayPal.");
    }
}

接下来，我们创建一个上下文类 PaymentContext，它持有一个 PaymentStrategy 对象，并提供了一个 pay 方法用于执行支付操作，代码如下。

public class PaymentContext {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;
    public PaymentContext(PaymentStrategy paymentStrategy) {
        this.paymentStrategy = paymentStrategy;
    }
    public void payAmount(double amount) {
        paymentStrategy.pay(amount);
    }
}

最后，我们使用策略模式来进行支付操作，代码如下。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个上下文对象，指定使用CreditCardStrategy策略
        PaymentContext context = new PaymentContext(new CreditCardStrategy("123456789", "123", "12/23"));
        context.payAmount(100.0);
        // 创建一个上下文对象，指定使用PayPalStrategy策略
        context = new PaymentContext(new PayPalStrategy("test@example.com", "password"));
        context.payAmount(50.0);
    }
}

以上示例代码演示了策略模式在 Java 中的使用，通过定义不同的策略类，并上下文对象中动态切换策略，可以实现不同的支付方式。

这样，我们可以方便地扩展和修改支付策略，而无需修改客户端代码。

三、策略模式的应用场景

策略模式在Java中有许多应用场景，以下是一些常见的例子，请同学们认真学习。

1. 算法选择：当需要根据不同的条件或情况选择不同的算法时，策略模式可以提供一种灵活的方式来实现。例如，根据不同的排序要求选择不同的排序算法，或者根据不同的支付方式选择不同的支付策略。
2. 表单验证：在表单验证中，可以使用策略模式来实现不同的验证规则。例如，对于不同的字段，可以使用不同的验证策略进行验证，如手机号码验证、邮箱验证、密码强度验证等。
3. 缓存策略：在缓存系统中，可以使用策略模式来定义不同的缓存策略。例如，可以根据访问频率、数据有效期等条件选择合适的缓存策略，如 LRU（最近最少使用）、LFU（最不经常使用）等。
4. 日志输出：在日志输出中，可以使用策略模式来选择不同的日志输出策略。例如，可以根据日志级别选择将日志输出到文件、控制台、数据库等不同的目标。
5. 策略游戏：在策略游戏中，可以使用策略模式来实现不同的战略和策略。例如，根据不同的敌人类型选择不同的攻击策略，或者根据不同的地形选择不同的行军策略。

这些是常见的应用场景，策略模式在实际开发中还有许多其他应用。总的来说，策略模式适用于需要在运行时动态切换算法或行为的情况，可以提高代码的灵活性和可扩展性。

四、策略模式面试题

1.什么是策略模式？它的作用是什么？

答：策略模式是一种行为型设计模式，它定义了一系列算法，并将每个算法封装成独立的策略类，使得它们可以互相替换。策略模式的作用是在运行时根据需求动态选择算法，提高代码的灵活性和可维护性。

2.策略模式的组成部分有哪些？

答：策略模式由三个主要组成部分组成，分别是策略接口，具体策略类和上下文类。策略接口定义了策略类需要实现的方法，具体策略类实现了策略接口的方法，上下文类持有一个策略对象，并根据需要调用策略对象的方法。

3.策略模式和工厂模式的区别是什么？

答：策略模式和工厂模式都是常见的设计模式，但它们解决的问题和使用场景有所不同。策略模式解决的问题是动态选择算法，针对不同的情况选择不同的策略。而工厂模式解决的是对象的创建问题，通过工厂类来创建对象，隐藏了具体的实现细节。简单来说，策略模式关注的是算法的选择，而工厂模式关注的是对象的创建。

4.策略模式的优缺点是什么？

答：策略模式的优点包括灵活性高，可扩展性好，算法的变化独立于使用它的客户端。策略模式的缺点是增加了类的数量，每个具体策略类都需要单独实现一个策略接口，增加了代码的复杂度。

5.策略模式和状态模式有什么区别？

答：策略模式和状态模式都是行为型设计模式，它们的区别在于目的和使用场景。策略模式是为了实现不同的算法选择，根据不同的条件选择不同的策略。而状态模式是为了实现对象状态的变化，根据对象的状态选择不同的行为。简单来说，策略模式关注的是算法的切换，而状态模式关注的是对象状态的变化。