Java设计模式-策略模式
一、策略模式概述
定义：定义一系列的算法,把每一个算法封装起来, 并且使它们可相互替换。本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。
简单来说就是：
1、定义了一组算法(业务规则)
2、封装每个算法(规则)
3、这组算法(规则)可以互相替换
二、策略模式的结构与实现
1. 结构
1) 环境类(Context):用一个ConcreteStrategy对象来配置。维护一个对Strategy对象的引用。可定义一个接口来让Strategy访问它的数据。
2) 抽象策略类(Strategy):定义所有支持的算法的公共接口。 Context使用这个接口来调用某ConcreteStrategy定义的算法。
3) 具体策略类(ConcreteStrategy):以Strategy接口实现某具体算法。
2. 实现
超市进场做活动，我们现在假设有正常不减价、打折、满减这三种活动，这正是对“买东西收费”这件事，有三种不同的“方法”，这三种方法其实就是三种不同的算法。
听到这个就是一种熟悉的感觉，和计算器的设计类似，可以利用简单工厂模式实现。
1) 简单工厂模式
代码如下：
/** * @author *** * @title: CashSuper * @projectName design-pattern * @description 收费接口 * @date 2021/7/30 15:23 */ public interface CashSuper { /** * 计算实收的费用 * * @param money 应收金额 * @return 实收金额 */ double acceptCash(double money); }
/** * @author *** * @title: CashNormal * @projectName design-pattern * @description 正常收费 * @date 2021/7/30 15:24 */ public class CashNormal implements CashSuper { @Override public double acceptCash(double money) { return money; } }
/** * @author *** * @title: CashRebate * @projectName design-pattern * @description 打折 * @date 2021/7/30 15:25 */ public class CashRebate implements CashSuper { private double moneyRebate; /** * @param moneyRebate 折扣率 */ public CashRebate(double moneyRebate) { this.moneyRebate = moneyRebate; } @Override public double acceptCash(double money) { return money * (moneyRebate / 10); } }
/** * @author *** * @title: CashReturn * @projectName design-pattern * @description 满减 * @date 2021/7/30 15:26 */ public class CashReturn implements CashSuper { private double moneyCondition; //应收金额 private double moneyReturn; //返利金额 public CashReturn(double moneyCondition, double moneyReturn){ this.moneyCondition = moneyCondition; this.moneyReturn = moneyReturn; } @Override public double acceptCash(double money) { if (money >= moneyCondition){ money = money - moneyReturn; } return money; } }
/** * @author *** * @title: CashFactory * @projectName design-pattern * @description 收费对象生成工厂 * @date 2021/7/30 15:27 */ public class CashFactory { public static CashSuper createCashAccept(String cashType){ CashSuper cs = null; switch (cashType) { case "正常收费" : cs = new CashNormal(); break; case "打8折" : cs = new CashRebate(8); break; case "满300减100" : cs = new CashReturn(300, 100); break; default : break; } return cs; } }
/** * @author *** * @title: Main * @projectName design-pattern * @description 客户端抽象代码 * 利用的简单工厂模式实现 * @date 2021/7/30 15:28 */ public class Main { public static void main(String[] args) { CashSuper cs = CashFactory.createCashAccept("打8折"); double result = cs.acceptCash(300); System.out.println(result); } }
这样虽然在客户端中，我们不用关系具体实体化哪一个类，但这同样也带来一定的问题，如果我们要打7折呢？我们是否要在工厂类中新增一个case？那满500减100呢？商场的活动经常在改变，如果真向我们现在所写的这样未免有些牵强，我们要不断地去修改工厂类，不断地重新编译重新部署。面对算法的时常变动，我们可以选择策略模式。
对于策略模式，我们需要引入一个CashContext类，这个类用于维护对Strategy对象的引用。还是太抽象，我们从代码的角度来看，CashContext是一个什么类。（上面的CashSuper及其实现类不用修改）
2）策略模式
代码如下：
/** * @author *** * @title: CashContext * @projectName design-pattern * @description Context上下文，维护对strategy对象的引用 * @date 2021/7/30 15:32 */ public class CashContext { CashSuper cs = null; public CashContext(CashSuper cashSuper){ this.cs = cashSuper; } public double getResult(double money){ return cs.acceptCash(money); } }
/** * @author *** * @title: Main * @projectName design-pattern * @description 客户端抽象代码 * 策略模式实现 * @date 2021/7/30 15:32 */ public class Main { public static void main(String[] args) { CashContext context = null; double money = 0.0; String strategy = "打8折"; switch (strategy) { case "正常收费": context = new CashContext(new CashNormal()); break; case "打8折": context = new CashContext(new CashRebate(8)); break; case "满300减100": context = new CashContext(new CashReturn(300, 100)); break; default: break; } money = context.getResult(300); System.out.println(money); } }
这样我们就实现了策略模式。
但是，我们又再一次客户端做了判断，实际上我们似乎是将switch语句从工厂移到了客户端，这不又违背我们的初衷回到原点了吗？那我们是否能将switch“又移到”工厂中去呢？换句话说，策略模式和工厂模式相结合。
我们改进CashContext在其中实现简单工厂
3) 策略模式+简单工厂模式
/** * @author *** * @title: CashContext * @projectName design-pattern * @description Context上下文，维护对strategy对象的引用 * @date 2021/7/30 15:34 */ public class CashContext { CashSuper cs = null; public CashContext(String type) { switch (type) { case "正常收费": CashNormal normal = new CashNormal(); cs = normal; break; case "满300减100": CashReturn returnx = new CashReturn(300, 100); cs = returnx; break; case "打8折": CashRebate rebate = new CashRebate(8); cs = rebate; break; default: break; } } public double getResult(double money) { return cs.acceptCash(money); } }
/** * @author *** * @title: Main * @projectName design-pattern * @description 客户端抽象代码 * 策略模式+简单工厂 * @date 2021/7/30 15:34 */ public class Main { public static void main(String[] args) { CashContext context = null; double money = 0.0; String strategy = "打8折"; context = new CashContext(strategy); money = context.getResult(300); System.out.println(money); } }
从代码角度来看，不就是把switch从Main客户端类移到了CashContext类嘛，好像根本没什么用啊。我们用书里的解释吧，“简单工厂模式需要让客户端认识两个类，CashSuper和CashFactory，而策略模式与简单工厂结合的用法，客户端就只需要认识一个类CashContext就可以了。耦合更加降低。”“我们在客户端实例化的是CashContext的对象，调用的是CashContext的方法getResult，这使得具体的收费算法彻底地与客户端分离。连算法的父类CashSuper都不让客户端认识了。”
在这里我们要领会“客户端”带来的含义是什么，在这里我们就是写的一个main函数，“客户端”在编码过程中，我们可以把它想象理解为调用方。调用方如果引用多个类是不是带来很大的耦合性？但如果只引用一个类，那是不是只需要维护这个类的引用即可？这也就是我们常说的解耦
修改CashContext类，利用反射消除Switch判断语句：
4) 策略模式+简单工厂模式+反射
/** * @author *** * @title: CashContext * @projectName design-pattern * @description Context上下文，维护对strategy对象的引用 * @date 2021/7/30 15:36 */ public class CashContext { Class<?> clazz = null; Object obj = null; public CashContext(String className, Class[] paramsType, Object[] parmas) { try { clazz = Class.forName(className); Constructor con = clazz.getConstructor(paramsType); obj = con.newInstance(parmas); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } public double getResult(double money) { return ((CashSuper) obj).acceptCash(money); } }
/** * @author *** * @title: Main * @projectName design-pattern * @description 客户端测试代码 * 策略模式+简单工厂+反射 * @date 2021/7/30 15:38 */ public class Main { public static void main(String[] args) { CashContext context = null; double money = 0.0; String type = "com.lqm.strategy.demo1.CashRebate"; //注意在这里不能使用double的引用类型Double，我猜测是这样涉及一点自动装箱和拆箱 Class[] paramTypes = {double.class}; Object[] params = {8.0}; context = new CashContext(type, paramTypes, params); money = context.getResult(300); System.out.println(money); } }
三、策略模式优缺点
1. 优点：
1) 相关算法系列 Strategy类层次为Context定义了一系列的可供重用的算法或行为。 继承有助于析取出这些算法中的公共功能。
2) 提供了可以替换继承关系的办法： 继承提供了另一种支持多种算法或行为的方法。你可以直接生成一个Context类的子类，从而给它以不同的行为。
但这会将行为硬行编制到 Context中，而将算法的实现与Context的实现混合起来,从而使Context难以理解、难以维护和难以扩展，而且还不能动态地改变算法。
最后你得到一堆相关的类 , 它们之间的唯一差别是它们所使用的算法或行为。 将算法封装在独立的Strategy类中使得你可以独立于其Context改变它，使它易于切换、易于理解、易于扩展
3) 消除了一些if else条件语句 ：Strategy模式提供了用条件语句选择所需的行为以外的另一种选择。当不同的行为堆砌在一个类中时 ,很难避免使用条件语句来选择合适的行为。
将行为封装在一个个独立的Strategy类中消除了这些条件语句。含有许多条件语句的代码通常意味着需要使用Strategy模式。
4) 实现的选择 Strategy模式可以提供相同行为的不同实现。客户可以根据不同时间 /空间权衡取舍要求从不同策略中进行选择
2. 缺点:
1) 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，本模式有一个潜在的缺点，就是一个客户要选择一个合适的Strategy就必须知道这些Strategy到底有何不同。
此时可能不得不向客户暴露具体的实现问题。因此仅当这些不同行为变体与客户相关的行为时 , 才需要使用Strategy模式。
2) Strategy和Context之间的通信开销 ：无论各个ConcreteStrategy实现的算法是简单还是复杂, 它们都共享Strategy定义的接口。因此很可能某些 ConcreteStrategy不会都用到所有通过这个接口传递给它们的信息。
简单的 ConcreteStrategy可能不使用其中的任何信息！这就意味着有时Context会创建和初始化一些永远不会用到的参数。如果存在这样问题 , 那么将需要在Strategy和Context之间更进行紧密的耦合。
3) 策略模式将造成产生很多策略类：可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。 增加了对象的数目 Strategy增加了一个应用中的对象的数目。有时你可以将 Strategy实现为可供各Context共享的无状态的对象
来减少这一开销。任何其余的状态都由 Context维护。Context在每一次对Strategy对象的请求中都将这个状态传递过去。共享的 Strategy不应在各次调用之间维护状态。
