设计模式与范式 --- 行为型模式（策略模式）

写在前

在实际的项目开发中，策略模式也比较常用。最常见的应用场景是，利用它来避免冗长的 if-else 或 switch 分支判断。不过，它的作用还不止如此。它也可以像模板模式那样，提供框架的扩展点等等。

工厂模式是解耦对象的创建和使用，观察者模式是解耦观察者和被观察者。策略模式跟两者类似，也能起到解耦的作用，不过，策略模式解耦的是策略的定义、创建、使用这三部分。接下来，我就详细讲讲一个完整的策略模式应该包含的这三个部分。

1.策略的定义

策略类的定义比较简单，包含一个策略接口和一组实现这个接口的策略类。因为所有的策略类都实现相同的接口，所以，客户端代码基于接口而非实现编程，可以灵活地替换不同的策略。示例代码如下所示：

// 抽象策略
public interface Strategy {
  void algorithmInterface();
}
// 具体策略A
public class ConcreteStrategyA implements Strategy {
  @Override
  public void  algorithmInterface() {
    //具体的算法...
  }
}
// 具体策略B
public class ConcreteStrategyB implements Strategy {
  @Override
  public void  algorithmInterface() {
    //具体的算法...
  }
}

2.策略的创建

因为策略模式会包含一组策略，在使用它们的时候，一般会通过类型（type）来判断创建哪个策略来使用。为了封装创建逻辑，我们需要对客户端代码屏蔽创建细节。我们可以把根据 type 创建策略的逻辑抽离出来，放到工厂类中。示例代码如下所示：

// 策略工厂类
public class StrategyFactory {
  private static final MapString, Strategy strategies = new HashMap();
  static {
    strategies.put("A", new ConcreteStrategyA());
    strategies.put("B", new ConcreteStrategyB());
  }
  public static Strategy getStrategy(String type) {
    if (type == null || type.isEmpty()) {
      throw new IllegalArgumentException("type should not be empty.");
    }
    return strategies.get(type);
  }
}

3.策略的使用

策略模式的参与者：

• Strategy：定义了所支持算法的公共接口，各种不同的算法以不同的方式实现这个接口，Context通过这个接口来调用ConcreteStrategy定义的算法。一般使用接口或抽象类实现。
  
• ConcreteStrategy：继承抽象策略（Strategy）角色，封装了具体的算法和行为。
  
• Context：策略的外部封装类，或者说策略的容器类。它维护了一个对Strategy对象的引用。负责根据不同策略动态设置运行时Strategy具体的ConcreteStrategy，并实现交互和数据传递。
  

我们知道，策略模式包含一组可选策略，客户端代码一般如何确定使用哪个策略呢？最常见的是运行时动态确定使用哪种策略，这也是策略模式最典型的应用场景。

这里的“运行时动态”指的是，我们事先并不知道会使用哪个策略，而是在程序运行期间，根据配置、用户输入、计算结果等这些不确定因素，动态决定使用哪种策略。接下来，我们通过一个例子来解释一下。

// 策略接口：EvictionStrategy
// 策略类：LruEvictionStrategy、FifoEvictionStrategy、LfuEvictionStrategy...
// 策略工厂：EvictionStrategyFactory
public class UserCache {
  private MapString, User cacheData = new HashMap();
  private EvictionStrategy eviction;
  public UserCache(EvictionStrategy eviction) {
    this.eviction = eviction;
  }
  //...
}
// **Context**：运行时动态确定，根据配置文件的配置决定使用哪种策略
public class Application {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    EvictionStrategy evictionStrategy = null;
    Properties props = new Properties();
    props.load(new FileInputStream("./config.properties"));
    String type = props.getProperty("eviction_type");
    evictionStrategy = EvictionStrategyFactory.getEvictionStrategy(type);
    UserCache userCache = new UserCache(evictionStrategy);
    //...
  }
}

策略模式可以省去if-else，这得益于策略工厂类。在工厂类中，我们用 Map 来缓存策略，根据 type 直接从 Map 中获取对应的策略，从而避免 if-else 分支判断逻辑。等后面讲到使用状态模式来避免分支判断逻辑的时候，你会发现，它们使用的是同样的套路。本质上都是借助“查表法”，根据 type 查表（代码中的 strategies（策略工厂类） 就是表）替代根据 type 分支判断。

对于 Java 语言来说，我们可以通过反射来避免对策略工厂类的修改。具体是这么做的：我们通过一个配置文件或者自定义的 annotation 来标注都有哪些策略类；策略工厂类读取配置文件或者搜索被 annotation 标注的策略类，然后通过反射动态地加载这些策略类、创建策略对象；当我们新添加一个策略的时候，只需要将这个新添加的策略类添加到配置文件或者用 annotation 标注即可。

一提到 if-else 分支判断，有人就觉得它是烂代码。如果 if-else 分支判断不复杂、代码不多，这并没有任何问题，毕竟 if-else 分支判断几乎是所有编程语言都会提供的语法，存在即有理由。遵循 KISS 原则，怎么简单怎么来，就是最好的设计。非得用策略模式，搞出 n 多类，反倒是一种过度设计。

一提到策略模式，有人就觉得，它的作用是避免 if-else 分支判断逻辑。实际上，这种认识是很片面的。策略模式主要的作用还是解耦策略的定义、创建和使用，控制代码的复杂度，让每个部分都不至于过于复杂、代码量过多。除此之外，对于复杂代码来说，策略模式还能让其满足开闭原则，添加新策略的时候，最小化、集中化代码改动，减少引入 bug 的风险。

实际上，设计原则和思想比设计模式更加普适和重要。掌握了代码的设计原则和思想，我们能更清楚的了解，为什么要用某种设计模式，就能更恰到好处地应用设计模式。

4.总结与补充

设计意图：

Strategy模式是行为模式，正因为他是一种行为模式，所以他不是用来解决类的实例化的，跟创建什么样的产品没有关系。

Strategy模式解决的问题是把一个系列完成相同工作，却实现不同的算法(行为)包装到一系列的策略类里面，使得它们可以相互替换，提供一个访问接口，由客户端决定在什么情况下使用什么具体策略，来完成某一功能。并可以自由的添加修改相应的算法，轻松实现可插入式（Pluggable）的系统的开发。对于客户端来说，不关心实例化了那些对象，生产了那些产品，只需要提供要使用那种策略去完成某一功能。

优点：

• 策略模式提供了管理相关的算法族的办法。策略类的等级结构定义了一个算法或行为族，并能起到很好的约束作用。
  
• 完全支持开闭原则，算法的选择由客户端来决定，一定程度提高系统的灵活性。
  
• 避免程序中使用多重条件转移语句，使系统更灵活，并易于扩展。
  
• 替换继承关系的一种办法。
  

缺点：

• 每个具体策略类都会产生一个新类，所以会增加系统需要维护的类的数量。
  
• 客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略类（增加了客户端使用的难度）。
  

应用情景：

• 多个类只区别在表现行为不同，可以使用Strategy模式，在运行时动态选择具体要执行的行为。
  
• 需要在不同情况下使用不同的策略(算法)，或者策略还可能在未来用其它方式来实现。
  
• 对客户隐藏具体策略(算法)的实现细节，彼此完全独立。

参考

极客时间《设计模式之美》 ----- 王争

http://www.cnblogs.com/ejiyuan/archive/2012/06/26/2564145.html

https://blog.csdn.net/lijingronghcit/article/details/107008077