设计模式之策略模式

策略模式

策略模式（Strategy Pattern）是一种常用的设计模式，属于行为型模式。其核心思想是定义一系列算法（策略），把它们一个个封装起来，并使它们可以相互替换。该模式使得算法可以独立于使用它的客户端变化，并易于切换、理解和扩展。

策略模式的组成部分：

1. 策略接口（Strategy Interface）：
   这是一个共通的接口，它定义了一组算法或行为，所有具体策略类都需要实现这个接口。这个接口的实现各不相同，每个实现对应一种具体的算法或行为。

2. 具体策略类（Concrete Strategy）：
   实现策略接口的类，提供具体的算法实现。客户端可以根据需要选择使用哪一种实现。

3. 环境类（Context）：
   环境类持有一个策略类的引用，最终给客户端调用。它可以定义一个接口来让策略和客户端交互，其可以有方法来切换策略。

策略模式的工作原理：

• 封装变化：首先，识别应用中可能需要变化之后的部分，把它们独立出来，不和那些不需要变化的代码混在一起。
• 程序中使用接口：算法的使用者（环境类）针对接口编程，算法的实现者提供通过接口实现的具体算法。
• 组合：策略模式使用组合的方式，将算法封装在独立的策略类中，通过环境类来调用，实现算法的自由切换。

策略模式的优点：

1. 策略类之间可以自由切换：由于策略类都实现自同一个接口，使得它们之间可以自由切换。
2. 易于扩展：增加一个新的策略类不会影响到其他的类。
3. 避免使用多重条件转移语句：如if...else...或switch...case...这样的条件选择语句。
4. 重用性：策略类的复用性更好。

策略模式的缺点：

1. 客户端必须知道所有的策略类：这是选择合适的策略类的前提。
2. 产生很多策略类：每一个策略都是一个类，策略过多会导致类的数量增多。

使用场景：

• 当有多个类只有在行为上稍有不同的场景。
• 需要安全地封装多种同一类型的操作时。
• 类中包含有大量的条件语句时可以考虑使用策略模式来维护这些条件语句。

代码实践

在Go语言中实现策略模式，我们可以定义一个策略接口，然后实现不同的策略类，最后通过一个环境类来使用这些策略。下面是一个简单的例子，演示如何使用策略模式来实现不同的排序算法。

首先，定义一个策略接口，这个接口包含一个方法，用于执行具体的排序算法：

type SortStrategy interface {
    Sort([]int) []int
}

然后，实现两种具体的排序策略，例如冒泡排序和选择排序：

type BubbleSortStrategy struct{}

func (b *BubbleSortStrategy) Sort(data []int) []int {
    n := len(data)
    for i := 0; i < n; i++ {
        for j := 0; j < n-i-1; j++ {
            if data[j] > data[j+1] {
                data[j], data[j+1] = data[j+1], data[j]
            }
        }
    }
    return data
}

type SelectionSortStrategy struct{}

func (s *SelectionSortStrategy) Sort(data []int) []int {
    n := len(data)
    for i := 0; i < n; i++ {
        minIndex := i
        for j := i + 1; j < n; j++ {
            if data[j] < data[minIndex] {
                minIndex = j
            }
        }
        data[i], data[minIndex] = data[minIndex], data[i]
    }
    return data
}

接下来，定义一个环境类，这个类持有一个策略接口的引用，并通过这个引用来调用具体策略的方法：

type SortedArray struct {
    strategy SortStrategy
}

func (s *SortedArray) SetStrategy(strategy SortStrategy) {
    s.strategy = strategy
}

func (s *SortedArray) Sort(data []int) []int {
    if s.strategy == nil {
        return data
    }
    return s.strategy.Sort(data)
}

最后，我们可以在客户端代码中使用这些类：

func main() {
    data := []int{9, 7, 5, 3, 1}
    
    sortedArray := SortedArray{}

    // 使用冒泡排序策略
    sortedArray.SetStrategy(&BubbleSortStrategy{})
    result := sortedArray.Sort(data)
    fmt.Println("Bubble Sorted:", result)

    // 更换为选择排序策略
    sortedArray.SetStrategy(&SelectionSortStrategy{})
    result = sortedArray.Sort(data)
    fmt.Println("Selection Sorted:", result)
}

这个例子展示了如何在Go中使用策略模式来封装不同的算法，并在运行时根据需要选择使用哪种算法。

总结

策略模式通过定义一系列可互换的算法，并将每个算法封装在独立的策略类中，使得算法可以独立于使用它们的客户端进行变化。这种模式提高了算法的灵活性和可维护性，使得不同的算法或行为可以在运行时根据需要进行切换。