设计模式4-策略模式

 

一、概念

行为型模式

在策略模式中，一个类的行为或其算法可以在运行时更改。创建表示各种策略的对象和一个行为随着策略对象改变而改变的context对象。策略对象改变context对象的执行算法。

策略模式的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。

优点：

避免使用多重条件判断

如果没有策略模式,一个策略家族有多个策略算法，一会要使用A策略，一会要使用B策略，怎么设计呢？使用多重if的条件语句？多重条件语句不易维护，而且出错的概率大大增强。

使用策略模式后，简化了操作，同时避免了条件语句判断。

缺点：

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，这意味着客户端必须理解这些算法的区别，以便选择恰当的算法

如果备选策略很多，对象的数据会很多

 

策略模式实现（分三个部分）

策略模式把对象本身和行为区分开来。

• 抽象策略类（Strategy）：策略的抽象，行为方式的抽象；
• 具体策略类（ConcreteStrategy）：具体的策略实现，每一种行为方式的具体实现；
• 环境类（Context）：持有Strategy对象，用来封装具体行为，操作策略的上下文环境。

 

二、实现示例

按照策略模式的三个部分，我们定义了一个ReosurceQueryStrategy接口和实现了ResourceQueryStrategy接口的实体类。Context是一个持有ResourceQueryStrategy对象的使用了某种策略的类

 

 

ResourceQueryStrategy.java(interface)

public interface ResourceQueryStrategy {
   public ResourceBo query(queryCondition cond);
}

FlightQuery.java

public class FlightQuery implements ResourceQueryStrategy{
   @Override
   public ResourceBo query(QueryCondition cond) {
      return ...
   }
}

HotelQuery.java

public class HotelQuery implements ResourceQueryStrategy{
   @Override
   public ResourceBo query(QueryCondition cond) {
      return ...
   }
}

Context.java

public class Context {
   private ResourceQueryStrategy strategy;
 
   public Context(ResourceQueryStrategy strategy){
      this.strategy = strategy;
   }
 
   public int executeStrategy(QueryCondition cond){
      return strategy.query(cond);
   }
}

 

使用 Context 来查看当它改变策略 Strategy 时的行为变化。

public class StrategyPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Context context = new Context(new FlightQuery()); 
      context = new Context(new HotelQuery());  
   }
}

 

注意 :以上具体策略对象都是new出来，而实际运用应该通过spring来管理，这样才能做到真正的开闭原则。下面会在举例。

 

若是采用Spring来管理，以上的具体实现类以及Context可以变更下。

先定义一个注解：

/**
 * 资源类型
 */
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface ResourceCategory {
    String resourceTypeId();
}

 

具体实现类：

@Component
@ResourceCategory(resourceTypeId= "1")
public class FlightQuery  implements ResourceQueryStrategy
{
      @Override
      public ResourceBo query(QueryCondition cond)
      {
          //具体实现逻辑
      }
}

@Component
@ResourceCategory(resourceTypeId= "2")
public class HotelQuery  implements ResourceQueryStrategy
{
      @Override
      public ResourceBo query(QueryCondition cond)
      {
          //具体实现逻辑
      }
}

 

context类：/**

 * 负责和具体的策略类交互 动态的切换不同的算法
 */
@Component
public class Context implements ApplicationContextAware {
    @Autowired
    ApplicationContext applicationContext;
    //策略接口
    private static Map<String, Class<ResourceQueryStrategy>> strategyMap = Maps.newConcurrentMap();

    /**
     * 初始化 把这几个活动的示例 初始化的时候就装到一个map集合中
     */

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        //获取所有策略注解的Bean
        Map<String, Object> resourceProcessStrategyMap = applicationContext.getBeansWithAnnotation(ResourceCategory.class);
        if (MapUtils.isNotEmpty(resourceProcessStrategyMap)) {
            resourceProcessStrategyMap.forEach((k, v) -> {
                Class<ResourceQueryStrategy> strategyClass = (Class<ResourceQueryStrategy>) v.getClass();
                String resourceTypeId = strategyClass.getAnnotation(ResourceCategory.class).resourceTypeId();
                strategyMap.put(resourceTypeId , strategyClass);
            });
        }
    }

    /**
     * 获取具体策略
     */
    public ResourceQueryStrategy ResourceVerificationQueryStrategy(String value){
        Class<ResourceQueryStrategy> strategyClass = strategyMap.get(value);
        if (strategyClass == null) {
            //如果为空先用默认处理逻辑处理
            String defaultKey = 10;
            strategyClass = strategyMap.get(defaultKey );

            if (strategyClass == null) {
                throw new IllegalArgumentException(String.format("can't find valid resource, value: %s", value));
            }
        }
        return applicationContext.getBean(strategyClass);
    }

若不采用可以采用Spring的ApplicationContextAware， 可以采用@PostConstruct， 在类初始化的时候将所有的策略封装到一个map集合中。

 

实际场景：

如付款方式（一般分为银联、微信、支付宝）、订单下各种资源的查询（酒店、机票、签证...）、优惠券活动（满减送、限时折扣、包邮活动，拼团）等等

 

通过以上示例应该明白，策略模式的重心不是如何实现算法（就如同工厂模式的重心不是工厂中如何产生具体子类一样），而是如何组织、调用这些算法，从而让程序结构更灵活，具有更好的维护性和扩展性。

策略模式有一个很大的特点就是各策略算法的平等性。对于一系列具体的策略算法，大家的地位是完全一样的，正因为这个平等性，各个算法之间才可以相互替换。

运行期间，每一个时刻只能使用一个具体的策略实现对象，虽然可以动态地在不同的策略中实现切换。

 

三、策略模式在Java中的应用以及解读

 策略模式在Java中的应用，这个太明显了，因为Comparator这个接口简直就是为策略模式而生的。比方说Collections里面有一个sort方法，因为集合里面的元素有可能是复合对象，复合对象并不像基本数据类型，可以根据大小排序，复合对象怎么排序呢？基于这个问题考虑，Java要求如果定义的复合对象要有排序的功能，就自行实现Comparable接口或Comparator接口，看一下sort带Comparator的重载方法（Comparator就是一个抽象的策略；一个类实现该结构，并实现里面的compare方法，该类成为具体策略类；Collections类就是环境角色，他将集合的比较封装成静态方法对外提供api，在调用的时候传入具体实现的比较算法，即策略）：

public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {
    Object[] a = list.toArray();
    Arrays.sort(a, (Comparator)c);
    ListIterator i = list.listIterator();
    for (int j=0; j<a.length; j++) {
        i.next();
        i.set(a[j]);
    }
    }

跟一下第3行：

public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {
    T[] aux = (T[])a.clone();
        if (c==null)
            mergeSort(aux, a, 0, a.length, 0);
        else
            mergeSort(aux, a, 0, a.length, 0, c);
    }

传入的c不为null，跟一下第6行的mergeSort：

private static void mergeSort(Object[] src,
                  Object[] dest,
                  int low, int high, int off,
                  Comparator c) {
    int length = high - low;

    // Insertion sort on smallest arrays
    if (length < INSERTIONSORT_THRESHOLD) {
        for (int i=low; i<high; i++)
        for (int j=i; j>low && c.compare(dest[j-1], dest[j])>0; j--)
            swap(dest, j, j-1);
        return;
    }

        // Recursively sort halves of dest into src
        int destLow  = low;
        int destHigh = high;
        low  += off;
        high += off;
        int mid = (low + high) >>> 1;
        mergeSort(dest, src, low, mid, -off, c);
        mergeSort(dest, src, mid, high, -off, c);

        // If list is already sorted, just copy from src to dest.  This is an
        // optimization that results in faster sorts for nearly ordered lists.
        if (c.compare(src[mid-1], src[mid]) <= 0) {
           System.arraycopy(src, low, dest, destLow, length);
           return;
        }

        // Merge sorted halves (now in src) into dest
        for(int i = destLow, p = low, q = mid; i < destHigh; i++) {
            if (q >= high || p < mid && c.compare(src[p], src[q]) <= 0)
                dest[i] = src[p++];
            else
                dest[i] = src[q++];
        }
    }

第10行，根据Comparator接口实现类的compare方法的返回结果决定是否要swap（交换）。

这就是策略模式，我们可以给Collections的sort方法传入不同的Comparator的实现类作为不同的比较策略。不同的比较策略，对同一个集合，可能会产生不同的排序结果。