设计模式学习笔记--Strategy 策略模式

  所谓策略模式(Strategy Pattern)，就是将策略 (算法) 封装为一个对象，易于相互替换，如同 USB 设备一样可即插即用；如果将策略、具体的算法和行为，编码在某个类或客户程序内部，将导至事后的修改和扩展不易。
  当有多种「策略」时，通常的作法就是将这些个策略，和这些策略的算法、行为，分别封装在各个类中，并让这些类，去继承某个公用的抽象类或接口。接着在客户程序中，就可动态引用，且易于更换这些不同的「策略」，不会因为日后添加、修改了某一个「策略」，就得重新修改、编译多处的源代码。此即为一种「封装变化点」的做法，将常会变化的部分进行抽象、定义为接口，亦即实现「面向接口编程」的概念。且客户程序 (调用者) 只须知道接口的外部定义即可，具体的实现则无须理会。
   策略模式(Strategy Pattern)在外形上与状态模式很相似，但在意图上有些不同。其意图是使这些算法可以相互替换，并提供一种方法来选择最合适的算法。
   策略模式(Strategy Pattern)的UML图如下:

                        
在策略模式里主要有三种角色：环境角色、抽象策略角色和具体策略角色。
1、环境(Context)角色：持有一个抽象策略(Strategy)角色的引用。也叫上下文。
2、抽象策略(Strategy)角色：这是一个抽象角色，通常由一个接口或一个抽象类来实现。
3、具体策略(ConcreteStrategy)角色：包装了相应的算法和行为。
下面我们用代码来示例策略模式，程序如下图:

                        
一、策略模式基本思路示例
1、环境(Context)角色：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace MyStrategyPattern
{
    #region 定义Context类
    class Context
    {
        private Strategy _strategy;

        #region 构造函数
        public Context(Strategy strategy)
        {
            this._strategy = strategy;
        }
        #endregion

        #region 定义算法接口
        //具体的算法由传入的strategy对象的AlgorithmInterface方法来实现
        public void ContextInterface()
        {
            _strategy.AlgorithmInterface();
        }
        #endregion
    }
    #endregion
}

2、抽象策略(Strategy)角色：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace MyStrategyPattern
{
    #region 抽象策略类Strategy，定义了具体策略类的共有算法接口
    abstract  class Strategy
    {
        public abstract void AlgorithmInterface();
    }
    #endregion
}

3、具体策略(ConcreteStrategy)角色：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace MyStrategyPattern
{ 
    //定义了一系列的具体策略类，它们继承自抽象策略类

    class ConcreteStrategyA : Strategy
    {
        public override void AlgorithmInterface()
        {
            Console.WriteLine("使用了算法A来处理Context对象");
        }
    }

    class ConcreteStrategyB : Strategy
    {
        public override void AlgorithmInterface()
        {
            Console.WriteLine("使用了算法B来处理Context对象");
        }
    }

    class ConcreteStrategyC : Strategy
    {
        public override void AlgorithmInterface()
        {
            Console.WriteLine("使用了算法C来处理Context对象");
        }
    }
}

4、客户应用代码

            #region 基本思路示例
            Console.WriteLine("----策略模式基本思路示例----");
            Context context;
            //调用不同的算法来处理对象，算法的差异在Context传参时(new ConcreteStrategyA())决定
            context = new Context(new ConcreteStrategyA());
            context.ContextInterface();

            context = new Context(new ConcreteStrategyB());
            context.ContextInterface();

            context = new Context(new ConcreteStrategyC());
            context.ContextInterface();


            #endregion

二、求和计算的策略模式示例
1、环境(Context)角色：CalculateContext.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace MyStrategyPattern
{
    class CalculateContext
    {
        ICalculateStrategy _strategy;
        public CalculateContext(ICalculateStrategy strategy)
        {
            _strategy = strategy;
        }

        public void PerformCalculation(List<int> list)
        {
            Console.WriteLine(string.Format("对列表中所有整数求和，结果为:{0}", _strategy.Sum(list)));
        }
    }
}

2、抽象策略(Strategy)角色：ICalculateStrategy

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace MyStrategyPattern
{
    interface  ICalculateStrategy
    {
        int Sum(List<int> list);
    }
}

3、具体策略(ConcreteStrategy)角色：CalculateStrategies

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace MyStrategyPattern
{
    #region 方法A
    class ConcreteCalculateStrategyA : ICalculateStrategy
    {
        //利用List的Sum功能对List中整数求和
        public int Sum(List<int> list)
        {
            Console.WriteLine("----。使用方法A进行求和----");
            return list.Sum();
        }
    }
    #endregion

    #region 方法B
    class ConcreteCalculateStrategyB : ICalculateStrategy
    {
        //使用传统的遍历方法，对List中整数求和
        public int Sum(List<int> list)
        {
            Console.WriteLine("----。使用方法B进行求和----");
            int result = 0;
            foreach(int value in list)
            {
                result += value;
            }
            return result;
        }
    }
    #endregion


}

4、客户应用代码

           #region 求和计算的策略模式示例
            Console.WriteLine("\n\n----求和计算的策略模式示例----");
            List<int> lst = new List<int>();
            lst.Add(3);
            lst.Add(6);
            lst.Add(8);
            lst.Add(9);

            CalculateContext caltext;
            caltext = new CalculateContext(new ConcreteCalculateStrategyA());
            caltext.PerformCalculation(lst);

            caltext = new CalculateContext(new ConcreteCalculateStrategyB());
            caltext.PerformCalculation(lst);

            Console.ReadKey();

            #endregion

效果如下图:
                        

总结：
Strategy Pattern 适用的情景：
1、应用中的许多类，在解决某些问题时很相似，但实现的行为有所差异。比如：不同功能的程序，都可能要用到「排序」算法。
2、根据运行环境的不同，需要采用不同的算法。比如：在手机、PC 计算机上，因硬件等级不同，必须采用不同的排序算法。
3、针对给定的目的，存在多种不同的算法，且我们可用代码实现算法选择的标准。
4、需要封装复杂的数据结构。比如：特殊的加密算法，客户程序仅需要知道调用的方式即可。
5、同上，算法中的罗辑和使用的数据，应该与客户程序隔离时。

Strategy Pattern 的优点：
1、简化了单元测试，因为每个算法都有自己的类，可以通过自己的接口单独做测试。
2、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。
3、高内聚、低偶合。

Strategy Pattern 的缺点：
1、因为每个具体策略都会产生一个新类，所以会增加需要维护的类的数量。
2、选择所用具体实现的职责由客户程序承担，并转给 Context 对象，并没有解除客户端需要选择判断的压力。
3、若要减轻客户端压力，或程序有特殊考量，还可把 Strategy 与 Simple Factory 两种 Pattern 结合，即可将选择具体算法的职责改由 Context 来承担，亦即将具体的算法，和客户程序做出隔离。

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