Java 枚举与策略模式、函数式接口的结合：实现高内聚低耦合的设计
作者：京东物流 杨唯一
一、Java 枚举类
Java 枚举是一个特殊的类，一般表示一组常量，比如一年的 4 个季节，一年的 12 个月份，一个星期的 7 天，方向有东南西北等。
我们在业务需求开发中，通常会使用枚举来定义业务上的一组常量，那除了简单地定义常量之外，我们如何利用枚举来实现高内聚、低耦合的设计呢？下面介绍下枚举和策略模式、函数式接口的组合应用。
二、枚举+策略模式
首先介绍下策略模式，已经掌握策略模式的同学可以直接跳过此部分。
1、策略模式
策略模式（Strategy Pattern）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。 其主要目的是通过定义相似的算法，替换if else 语句写法，并且可以随时相互替换。
策略模式主要由这三个角色组成，环境角色(Context)、抽象策略角色(Strategy)和具体策略角色(ConcreteStrategy)。
•环境角色(Context)：持有一个策略类的引用，提供给客户端使用。
•抽象策略角色(Strategy)：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体策略类所需的接口。
•具体策略角色(ConcreteStrategy)：包装了相关的算法或行为。
这里为了方便理解，我们就拿刚学习Java的时候使用计算方法来说吧。 在使用计算器进行计算的时候，会经常用到加减乘除方法。如果我们想得到两个数字相加的和，我们需要用到“+”符号，得到相减的差，需要用到“-”符号等等。虽然我们可以通过字符串比较使用if/else写成通用方法，但是计算的符号每次增加，我们就不得不加在原先的方法中进行增加相应的代码，如果后续计算方法增加、修改或删除，那么会使后续的维护变得困难。 但是在这些方法中，我们发现其基本方法是固定的，这时我们就可以通过策略模式来进行开发，可以有效避免通过if/else来进行判断，即使后续增加其他的计算规则也可灵活进行调整。
首先定义一个抽象策略角色，并拥有一个计算的方法。
interface CalculateStrategy {
int doOperation(int num1, int num2);
}
然后再定义加减乘除这些具体策略角色并实现方法。
代码如下:
class OperationAdd implements CalculateStrategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 + num2;
}
}
class OperationSub implements CalculateStrategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
class OperationMul implements CalculateStrategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 * num2;
}
}
class OperationDiv implements CalculateStrategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 / num2;
}
}
最后在定义一个环境角色，提供一个计算的接口供客户端使用。 代码如下:
class CalculatorContext {
private CalculateStrategy strategy;
public CalculatorContext(CalculateStrategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public int executeStrategy(int num1, int num2) {
return strategy.doOperation(num1, num2);
}
}
编写好之后，那么我们来进行测试。 测试代码如下:
public static void main(String[] args) {
int a=4,b=2;
CalculatorContext context = new CalculatorContext(new OperationAdd());
System.out.println("a + b = "+context.executeStrategy(a, b));
CalculatorContext context2 = new CalculatorContext(new OperationSub());
System.out.println("a - b = "+context2.executeStrategy(a, b));
CalculatorContext context3 = new CalculatorContext(new OperationMul());
System.out.println("a * b = "+context3.executeStrategy(a, b));
CalculatorContext context4 = new CalculatorContext(new OperationDiv());
System.out.println("a / b = "+context4.executeStrategy(a, b)); }
输出结果：
a + b = 6
a - b = 2
a * b = 8
a / b = 2
上面这段是网上常见的对于策略模式的介绍和示例，但在这段测试代码中，我们对于策略的选择依然是在具体的调用处通过对CalculatorContext类构造器的传参去指定的，那么如何能动态地选择策略并将选择策略的具体逻辑抽取，就要用到枚举+策略这套组合拳啦。
2、枚举+策略模式的使用
定义策略模式的枚举类，并将具体策略的 bean 名称作为枚举类 strategy 的值；
在getStrategyEnum方法中，我们可以去实现选择策略的逻辑，将选择策略的判断逻辑内聚在枚举类中，与业务代码隔离，当然在具体业务中，我们对于策略选择的判断会更复杂，此处只是举个简单的例子说明下：
@Getter
public enum CalculateStrategyEnum {
ADD("operationAdd"),
SUB("operationSub"),
MUL("operationMul"),
DIV("operationDiv");
private final String strategy;
CalculateStrategyEnum(String strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public static CalculateStrategyEnum getStrategyEnum(String operationName) {
switch (operationName) {
case "加法运算":
return ADD;
case "减法运算":
return SUB;
case "乘法运算":
return MUL;
case "除法运算":
return DIV;
default:
return null;
}
}
}
策略实现类中加入@Component 注解，将 bean 实例交给 spring 容器管理
@Component
class OperationAdd implements CalculateStrategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 + num2;
}
}
@Component
class OperationSub implements CalculateStrategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
@Component
class OperationMul implements CalculateStrategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 * num2;
}
}
@Component
class OperationDiv implements CalculateStrategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 / num2;
}
}
策略调用处：业务处理
@Service
class CalculateService {
// 注入所有策略类
@Resource
Map<String, CalculateStrategy> calculateStrategy;
public executeStrategy(String operationName, int num1, int num2) {
// 根据参数匹配对应的枚举实例
CalculateStrategyEnum strategy = CalculateStrategyEnum.getStrategyEnum(operationName);
// 获取对应bean执行策略算法
if (stategy != null) {
calculateStrategy.get(strategy.getStrategy()).doOperation(num1, num2)
}
}
}
当我们需要新增算法时，只需新增新的策略实现类和枚举实例，修改枚举类中的策略选择方法，无需入侵现有业务代码，实现了高内聚、低耦合，增强了系统的灵活性和可扩展性。
三、枚举+函数式接口
1、函数式接口
什么是函数式接口
函数式接口是只包含一个抽象方法的接口。但是默认方法和静态方法在此接口中可以定义多个。Java 中的函数式接口可以被用作 Lambda 表达式的目标类型。通过函数式接口，可以实现更简洁、更具可读性的代码，从而支持函数式编程的思想。
Java 中有一些内置的函数式接口，用于不同的用途：
1.Runnable： 用于描述可以在单独线程中执行的任务。
2.Callable： 类似于 Runnable，但可以返回执行结果或抛出异常。
3.Comparator： 用于比较两个对象的顺序。
4.Function： 接受一个参数并产生一个结果。
5.Predicate： 接受一个参数并返回一个布尔值，用于判断条件是否满足。
6.Supplier： 不接受参数，但返回一个值。
7.Consumer： 接受一个参数，无返回值。
2、枚举+函数式接口的使用
我们可以通过为枚举类设置函数式接口类型的属性，让枚举实例拥有一些特定的行为。
例如下面的例子，通过Runnable接口为枚举实例赋予了对应的行为。
public enum ActionEnum {
RUN(ActionEnum::run),
JUMP(ActionEnum::jump),
SIT(ActionEnum::sit);
private final Runnable action;
ActionEnum(Runnable action) {
this.action = action;
}
public static void run() {
System.out.println("Running");
}
public static void jump() {
System.out.println("Jumping");
}
public static void sit() {
System.out.println("Sitting");
}
}
也可以根据具体行为是否消费参数，以及是否提供返回值来选择合适的接口
public enum ActionEnum {
RUN(ActionEnum::run),
JUMP(ActionEnum::jump),
SIT(ActionEnum::sit);
private final Supplier<String> action;
ActionEnum(Supplier<String> action) {
this.action = action;
}
public static String run() {
return "Running";
}
public static String jump() {
return "Jumping";
}
public static String sit() {
return "Sitting";
}
}
这样，我们可以将与枚举值强关联的一些行为封装到枚举类中，与其他业务代码隔离，实现高内聚、低耦合的设计。
引用：
策略模式介绍：
