JAVA设计模式详解（一）----------策略模式

策略模式，顾名思义就是设计一个策略算法，然后与对象拆分开来将其单独封装到一系列策略类中，并且它们之间可以相互替换。首先LZ举一个例子为大家引出这一个模式。

例子：某公司的中秋节奖励制度为每个员工发放200元，现在我们设计一个员工基类，

public class Staff {
    public void payOff(){
        System.out.println("发工资200");
    }
}

 

　　然后让公司各个职位继承它。（普通员工GeneralStaff  项目经理ProjectManager,部门经理DivisionManager）

现在，公司高管突然下了一个决定，公司开始实施按职位发放节日奖励，除了每个人发放的200元奖励外，项目经理还将获得糖果，而部门经理讲获得月饼。这时，你可能会想在staff中添加一个发奖励方法，然后子类分别进行重写

//普通员工GeneralStaff  项目经理ProjectManager,部门经理DivisionManager
 class GeneralStaff extends Staff{
    @Override
    public void grantReward() {
        System.out.println("什么都不发");
    }
}
 
 class ProjectManager extends Staff{
        @Override
        public void grantReward() {
            System.out.println("发糖");
        }    
}
 
 class DivisionManager extends Staff{
        @Override
        public void grantReward() {
            System.out.println("发月饼");
        }
}

 

但是，这样做会导致重复代码量增多，而且业务逻辑过于耦合。那么我们怎样做可以消除这些问题呢？这时我们应该想到了：接口。我们把凡是各不相同的东西抽出来，封装到一个独立的接口里，然后分别写出一系列的实现类去完成算法，

interface GrantReward{
    public void grantReward();
}

class GrantSuger implements GrantReward{
    @Override
    public void grantReward() {
        System.out.println("发糖");
    }
}

class GrantMoonCake implements GrantReward{
    @Override
    public void grantReward() {
        System.out.println("发月饼");
    }
}

class GrantNone implements GrantReward{
    @Override
    public void grantReward() {
        System.out.println("什么都不发");
    }
}

 

，而在Staff基类中增加此接口的引用，并将发放奖励的算法交由接口的实现类来完成，而对算法的选择则交由子类去做，注意这里我们提供set方法，而不是提供构造器

public abstract class Staff {
    private GrantReward grantReward;
    public void payOff(){
        System.out.println("发工资200");
    }
    
    public void grantReward(){
        grantReward.grantReward();
    }
    
    public void setGrantReward(GrantReward grantReward) {
        this.grantReward = grantReward;
    }
}

这样我们的子类继承后，只需要选择实现类来实例化grantReward即可

//普通员工GeneralStaff  项目经理ProjectManager,部门经理DivisionManager
 class GeneralStaff extends Staff{
     public GeneralStaff(){
         this.setGrantReward(new GrantNone());
     }
}
 
 class ProjectManager extends Staff{
     public ProjectManager(){
         this.setGrantReward(new GrantSuger());
     }
}
 
 class DivisionManager extends Staff{
     public DivisionManager(){
         this.setGrantReward(new GrantMoonCake());
     }
}

我们写一个测试类来看看结果如何：

    public static void main(String[] args) {
        GeneralStaff generalStaff = new GeneralStaff();
        ProjectManager projectManager = new ProjectManager();
        DivisionManager divisionManager = new DivisionManager();
        generalStaff.grantReward();//普通员工
        projectManager.grantReward();//项目经理
        divisionManager.grantReward();//部门经理
        generalStaff.setGrantReward(new GrantMoonCake());
        generalStaff.grantReward();
    }

 

第八行中，我们在行为上动态的更改了一下接口的实现类，发现结果也因此而改变，普通员工也是有月饼的！ =。=

那么这样设计有什么好处呢？我们来看，这样的设计可以让发放月饼和糖的动作被其他对象复用，因为这些行为已经与员工类无关了，而我们可以新增一些行为，不会影响到既有的行为类，也不会影响“使用”到发这些奖励的行为的员工类。而上面我们之所以不用构造器却改用set方法，目的是我们不对具体实现编程，而是在运行时可以轻易地改变它。这里我们发现，代码由“是一个”变成了“有一个”，“有一个”即为组合，这里我们可以得到一个设计原则：多用组合，少用继承。如你所见，使用组合建立系统具有很大的弹性，不仅可将算法封装成类，更可以在运行时动态地改变行为，只要组合的行为对象符合正确的接口标准即可。

没错，这就是LZ今天要说的策略模式。现在，我们来详细分析一下策略模式的结构，这个结构相信在有了LZ之前的一个小例子后各位已经很容易能够看懂。：

 

组成

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，在上一个例子中相当于Staff。

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，在上一个例子中相当于GrantReward。

具体策略类(ConcreteStrategy):以Strategy接口实现某具体算法，在上一个例子中相当于GrantSuger，GrantMoonCake，GrantNone。

 

适用情况

许多相关的类仅仅是行为有异。 “策略”提供了一种用多个行为中的一个行为来配置一个类的方法。即一个系统需要动态地在几种算法中选择一种。

当一个应用程序需要实现一种特定的服务或者功能，而且该程序有多种实现方式时使用。

一个类定义了多种行为 , 并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现。将相关的条件分支移入它们各自的Strategy类中以代替这些条件语句。

 

分析：LZ认为，当有很多可相互替换的算法的时候，我们就可以使用策略模式将这些算法封装到一系列的策略类里，它把算法的责任和算法本身分割开，委派给不同的对象管理，并让我们本依赖于算法的类转而依赖于抽象的算法接口，这样可以彻底消除类与具体算法之间的耦合，而此时我们可以很方便的改变算法。

针对接口编程，关键就在多态，利用多态，程序可以针对基类型编程，执行时会根据实际状况执行到真正的行为，不会被绑死在基类型的行为上，“针对基类型编程”这句话，更明确的说就是“变量的声明类型应该是基类型，通常是一个抽象类或者是一个接口，如此，只要是具体实现此基类型的类所产生的对象，都可以指定给这个变量。这也意味着，声明类时不用理会以后执行时的真正对象类型！”

Strategy模式有下面的一些优点：
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。

Strategy模式缺点:

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。

至此，策略模式便已讲完，下节预告：观察者模式。