56、策略模式（上）

策略模式在实际的项目开发中也比较常用，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

1、策略模式的原理与实现

策略模式，英文全称是 Strategy Design Pattern，在 GoF 的《设计模式》一书中，它是这样定义的
Define a family of algorithms, encapsulate each one, and make them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients that use it.
翻译成中文就是：定义一族算法类，将每个算法分别封装起来，让它们可以互相替换，策略模式可以使算法的变化独立于使用它们的客户端（这里的客户端代指使用算法的代码）

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，不过它解耦的是策略的定义、创建、使用这三部分

1.1、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

public interface Strategy {
    void algorithmInterface();
}

public class ConcreteStrategyA implements Strategy {
    @Override
    public void algorithmInterface() {
        // 具体的算法 ...
    }
}

public class ConcreteStrategyB implements Strategy {
    @Override
    public void algorithmInterface() {
        // 具体的算法 ...
    }
}

1.2、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

/**
 * 策略的创建: 如果策略类是无状态的，不包含成员变量，这样的策略对象是可以被共享使用的
 */
public class StrategyFactory {

    private static final Map<String, 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);
    }
}

一般来讲，如果策略类是无状态的，不包含成员变量，只是纯粹的算法实现
这样的策略对象是可以被共享使用的，不需要在每次调用 getStrategy() 的时候，都创建一个新的策略对象
针对这种情况，我们可以使用上面这种工厂类的实现方式，事先创建好每个策略对象，缓存到工厂类中，用的时候直接返回

如果策略类是有状态的，根据业务场景的需要
我们希望每次从工厂方法中，获得的都是新创建的策略对象，而不是缓存好可共享的策略对象，那我们就需要按照如下方式来实现策略工厂类

/**
 * 策略的创建: 如果策略类是有状态的，包含成员变量，这样的策略对象无法共享使用
 */
public class StrategyFactory {

    public static Strategy getStrategy(String type) {
        if (type == null || type.isEmpty()) {
            throw new IllegalArgumentException("type should not be empty.");
        }

        if (type.equals("A")) {
            return new ConcreteStrategyA();
        } else if (type.equals("B")) {
            return new ConcreteStrategyB();
        }
        return null;
    }
}

1.3、策略的使用

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

public class User {

    private Strategy strategy;

    public User(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
}

/**
 * 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 Application1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Properties props = new Properties();
        props.load(new FileInputStream("./config.properties"));
        String type = props.getProperty("strategy_type");

        Strategy strategy = StrategyFactory1.getStrategy(type);
        User user = new User(strategy);
        // ...
    }
}

/**
 * 非运行时动态确定, 在代码中指定使用哪种策略
 */
public class Application2 {

    public static void main(String[] args) {
        Strategy strategy = new ConcreteStrategyA();
        User user = new User(strategy);
        // ...
    }
}

从上面的代码中我们也可以看出
"非运行时动态确定" 也就是第二个 Application 中的使用方式，并不能发挥策略模式的优势
在这种应用场景下，策略模式实际上退化成了 "面向对象的多态特性" 或 "基于接口而非实现编程原则"

2、如何利用策略模式避免分支判断

能够移除分支判断逻辑的模式不仅仅有策略模式，后面我们要讲的状态模式也可以，对于使用哪种模式，具体还要看应用场景来定
策略模式适用于根据不同类型待动态，决定使用哪种策略这样一种应用场景

2.1、示例

我们先通过一个例子来看下，if-else 或 switch-case 分支判断逻辑是如何产生的，具体的代码如下所示
在这个例子中，我们没有使用策略模式，而是将策略的定义、创建、使用直接耦合在一起

/**
 * 订单
 */
public class Order {

    private OrderType orderType;

    public OrderType getType() {
        return this.orderType;
    }
}

/**
 * 订单类型
 */
public enum OrderType {
    NORMAL, GROUPON, PROMOTION
}

public class OrderService {

    public double discount(Order order) {
        double discount = 0.0;

        OrderType type = order.getType();
        if (type.equals(OrderType.NORMAL)) {           // 普通订单
            // 省略折扣计算算法代码 ...
        } else if (type.equals(OrderType.GROUPON)) {   // 团购订单
            // 省略折扣计算算法代码 ...
        } else if (type.equals(OrderType.PROMOTION)) { // 促销订单
            // 省略折扣计算算法代码 ...
        }

        return discount;
    }
}

2.2、优化

如何来移除掉分支判断逻辑呢，那策略模式就派上用场了
我们使用策略模式对上面的代码重构，将不同类型订单的打折策略设计成策略类，并由工厂类来负责创建策略对象

public interface DiscountStrategy {
    double calDiscount(Order order);
}

// 正常折扣策略
public class NormalDiscountStrategy implements DiscountStrategy {

    @Override
    public double calDiscount(Order order) {
        return 0;
    }
}

// 促销折扣策略
public class PromotionDiscountStrategy implements DiscountStrategy {

    @Override
    public double calDiscount(Order order) {
        return 0;
    }
}

// 团购折扣策略
public class GrouponDiscountStrategy implements DiscountStrategy {
    @Override
    public double calDiscount(Order order) {
        return 0;
    }
}

/**
 * 策略的创建, 折扣策略类不包含成员变量, 可以缓存起来
 */
public class DiscountStrategyFactory {

    private static final Map<OrderType, DiscountStrategy> strategies = new HashMap<>();

    static {
        strategies.put(OrderType.NORMAL, new NormalDiscountStrategy());
        strategies.put(OrderType.GROUPON, new GrouponDiscountStrategy());
        strategies.put(OrderType.PROMOTION, new PromotionDiscountStrategy());
    }

    public static DiscountStrategy getDiscountStrategy(OrderType type) {
        return strategies.get(type);
    }
}

public class OrderService {

    public double discount(Order order) {
        OrderType type = order.getType();
        DiscountStrategy discountStrategy = DiscountStrategyFactory.getDiscountStrategy(type);
        return discountStrategy.calDiscount(order);
    }
}

2.3、更多

重构之后的代码就没有了 if-else 分支判断语句了，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 就是表）替代根据 type 分支判断

但是如果业务场景需要每次都创建不同的策略对象，我们就要用另外一种工厂类的实现方式了，具体的代码如下所示

public class DiscountStrategyFactory {

    public static DiscountStrategy getDiscountStrategy(OrderType type) {
        if (type == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Type should not be null.");
        }

        if (type.equals(OrderType.NORMAL)) {
            return new NormalDiscountStrategy();
        } else if (type.equals(OrderType.GROUPON)) {
            return new GrouponDiscountStrategy();
        } else if (type.equals(OrderType.PROMOTION)) {
            return new PromotionDiscountStrategy();
        }

        return null;
    }
}

这种实现方式相当于把原来的 if-else 分支逻辑，从 OrderService 类中转移到了工厂类中，实际上并没有真正将它移除

3、图示