策略模式（Strategy Pattern）详解
定义
策略模式是一种行为型设计模式，它允许你在运行时选择算法或行为，而不是在编译时确定。通过将具体算法封装成独立的类，并通过一个统一的接口与客户端交互，可以实现算法的动态替换，同时避免了代码的重复和复杂条件语句。
通俗地说，策略模式就像换工具干活：你有一堆工具（算法），可以根据任务需要随时选择最合适的那个，而不用修改已有工具或任务逻辑。
生活中的例子
- 支付方式
当你购物结算时，可以选择支付宝、微信支付、信用卡等不同方式。这些支付方式是不同的“策略”，系统根据用户选择动态调用对应策略。 - 导航应用
地图导航中可以选择不同的路径规划方式，如“最短时间”、“最短距离”或“避开拥堵”。每种规划方式对应一个策略。 - 促销活动
商场在不同节日可能有“满减”、“折扣”或“积分兑换”等促销方案，策略模式可以轻松切换不同的促销方案。
策略模式的特点
优点
- 简化代码：避免复杂的条件语句（如
if-else或switch）。 - 易于扩展：新增算法时，只需增加一个策略类，不影响其他代码。
- 行为动态化：可以在运行时更换策略，提升程序灵活性。
缺点
- 类数增加：每个策略都需要一个类，可能导致类数量激增。
- 客户端需要了解不同策略：客户端需要知道何时选择哪个策略。
适用场景
场景
示例
行为变化需要动态选择
支付方式切换、算法选择
减少条件语句的复杂性
替代复杂的 if-else 或 switch 语句
需要扩展算法或行为
新增促销活动、增加新的导航规划方式
策略模式的实现步骤
- 定义策略接口
所有策略（算法）共有的接口，规定统一的方法签名。 - 实现具体策略
每个策略（算法）实现该接口，封装具体的行为。 - 定义上下文类（Context）
上下文持有策略的引用，负责调用策略对象的算法，而无需关心策略的具体实现。 - 客户端动态设置策略
客户端通过上下文动态选择需要使用的策略。
策略模式与其他模式的对比
| 特性 | 策略模式 | 工厂方法模式 |
| 核心关注点 | 动态切换算法或行为，将算法封装成对象，使得算法可以相互替换。 | 动态创建对象，将对象的创建和使用分离，使得系统更容易扩展。 |
| 行为扩展方式 | 添加新的策略实现类，不需要修改原有代码，只需添加新的策略类即可扩展新的行为。 | 添加新的工厂或子类，不需要修改原有工厂代码，只需添加新的工厂类即可创建新的对象。 |
| 客户端角色 | 客户端需要了解并选择策略，以便在运行时根据需要选择和切换不同的策略。 | 客户端通常只需调用工厂方法来获取所需的对象，不关心对象是如何被创建和表示的。 |
C++ 示例：支付方式选择
#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
using namespace std;
// 策略接口
class PaymentStrategy {
public:
virtual void pay(int amount) = 0;
virtual ~PaymentStrategy() = default;
};
// 具体策略：支付宝支付
class Alipay : public PaymentStrategy {
public:
void pay(int amount) override {
cout << "Paid " << amount << " using Alipay." << endl;
}
};
// 具体策略：信用卡支付
class CreditCard : public PaymentStrategy {
public:
void pay(int amount) override {
cout << "Paid " << amount << " using Credit Card." << endl;
}
};
// 上下文类
class PaymentContext {
private:
unique_ptr<PaymentStrategy> strategy;
public:
void setStrategy(unique_ptr<PaymentStrategy> newStrategy) {
strategy = move(newStrategy);
}
void executePayment(int amount) {
if (strategy) {
strategy->pay(amount);
} else {
cout << "No payment strategy set!" << endl;
}
}
};
// 客户端代码
int main() {
PaymentContext context;
// 使用支付宝支付
context.setStrategy(make_unique<Alipay>());
context.executePayment(100);
// 切换到信用卡支付
context.setStrategy(make_unique<CreditCard>());
context.executePayment(200);
return 0;
}
C# 示例：导航规划
using System;
// 策略接口
public interface IRouteStrategy {
void BuildRoute(string start, string end);
}
// 具体策略：最短时间路径
public class FastestRoute : IRouteStrategy {
public void BuildRoute(string start, string end) {
Console.WriteLine($"Building the fastest route from {start} to {end}.");
}
}
// 具体策略：最短距离路径
public class ShortestRoute : IRouteStrategy {
public void BuildRoute(string start, string end) {
Console.WriteLine($"Building the shortest route from {start} to {end}.");
}
}
// 上下文类
public class Navigator {
private IRouteStrategy _strategy;
public void SetStrategy(IRouteStrategy strategy) {
_strategy = strategy;
}
public void BuildRoute(string start, string end) {
if (_strategy != null) {
_strategy.BuildRoute(start, end);
} else {
Console.WriteLine("No route strategy set!");
}
}
}
// 客户端代码
class Program {
static void Main(string[] args) {
var navigator = new Navigator();
// 使用最短时间路径
navigator.SetStrategy(new FastestRoute());
navigator.BuildRoute("Home", "Office");
// 切换到最短距离路径
navigator.SetStrategy(new ShortestRoute());
navigator.BuildRoute("Home", "Gym");
}
}
策略模式的类图
策略模式总结
- 灵活性高：可以轻松地添加新策略，扩展性好。
- 职责清晰：将算法逻辑封装在独立的策略类中，简化了上下文的代码。
- 场景适配：非常适合需要动态切换行为或算法的场景，比如支付系统、导航系统等。
- 注意点：避免类爆炸（策略类过多），并且客户端需要了解可用策略的功能。
