反馈法学习设计模式(一)——策略模式Strategy Pattern

简介(Introduction)

之前学习Java8实战时，遇到一个很好的策略模式示例。便想着借着这个示例结合反馈式的方法来，学习策略设计模式，也以便后面反复琢磨学习。
首先我们通过练习，逐步写出符合相应需求的代码，再根据需求进行改进、比较、重写，最终得出一种更灵活的最佳实现。

练习

    /** 该类为苹果 */
    class Apple {
        private Float weight;
        private String color;
    }
    /** 该类为苹果过滤器 */
    public class AppleFilter {
        private Set<Apple> apples;
    }

• 需求一，添加方法使得可以筛选绿苹果
• 需求二，能够选取各种颜色的苹果
• 需求三，能够筛选各种颜色, 各种重量的苹果
• 需求四，将筛选条件进行抽象，能筛选各种属性
• 需求五，使用匿名类进行改进

策略模式(Strategy Pattern)

对于策略模式，我的理解是行为参数化。行为是指处理频繁变化需求的那段代码。每当需求变化时，就传递不同的行为作为参数进行处理。如此，便是将代码块进行封装，得到可进行应对变化的策略一般。

策略模式，它定义了算法家族。分别封装起来，让它们之间可以相互替换，此模式让算法的变换，不会影响到使用算法的客户端。——《设计模式：可复用面向对象软件的基础》

• 解决什么矛盾：不同时间应用不同的业务规则；多重条件判断、硬编码所带来的复杂及难以维护
• 如何用代码实现：每个策略，实现约定的接口及方法。
• 优点：耦合性低(降低各种策略类与调用者的耦合)、扩展性强、代码简洁(策略封装了变化的条件、避免了多重判断)
• 缺点：策略类膨胀、代码繁琐

UML

代码实现

• 代码目录结构
  

• 核心代码，具体详见github

package Demo.filter;

//
// 该类用于筛选苹果
// 代码质量要求：更加抽象通用, 更加简洁
// 以下七次的代码修改也相应反映代码的质量及水平
//
// Created by auhnayuil on 17-9-24.
//
public class FilterApple implements Filter<Apple> {

    //
    // 第一次需求：选取绿色苹果
    // 该方法纯粹为筛选出绿色苹果
    // 筛选苹果的条件为常量, 很难适应客户或者调用者的需求变化
    //
    public Set<Apple> filterGreenApple(Set<Apple> apples){
        Set<Apple> result = new HashSet<>();
        for(Apple apple : apples){
            if("green".equals(apple.getColor()))
                result.add(apple);
        }
        return result;
    }

    //
    // 第二次需求变化：能够选取各种颜色的苹果
    // 将颜色提取为方法的参数, 更灵活地适应筛选各种颜色的苹果
    //
    // 一个良好的原则是在编写某个需求多变的代码时, 尝试将其抽象化
    ///
    public Set<Apple> filterAppleByColor(Set<Apple> apples, String color){
        Set<Apple> result = new HashSet<>();
        for(Apple apple : apples){
            if(apple.getColor().equals(color))
                result.add(apple);
        }
        return result;
    }

    //
    // 第三次需求变化：能够筛选各种颜色, 各种重量的苹果
    // 需求变化的因素除了单一元素上变化, 还表现为多元素上变化
    //
    // 一旦多属性被要求组合查询, 进行更复杂的查询时
    // 筛选条件及使用上将会变得非常笨拙及丑陋
    ///
    public Set<Apple> filterApples(Set<Apple> apples, String color, Float weight){
        Set<Apple> result = new HashSet<>();
        for(Apple apple : apples){
            if(     apple.getColor().equals(color)
                    && apple.getWeight() > weight)
                result.add(apple);
        }
        return result;
    }

    //
    // 第四次尝试：将筛选条件进行抽象, 将行为参数化
    // 更高层次的抽象为将选择条件进行建模, 即形成一种可进行选择的通用的策略
    //
    // 模型描述：根据对象的某些属性来返回一个布尔值
    // 类似于"谓词"这样的语义
    //
    // 至于为何要在方法参数中抽象筛选条件为一个接口？
    //
    // 到这里, filterApples的行为仅取决于 Predicate对象所传递的代码, 也就是
    // 所谓的 向一个参数传递了代码, 或者行为参数化了
    //
    // 值需要创建包裹着不同筛选条件的代码块 的Predicate对象就可以实现不同的行为了
    ///
    public List<Apple> filterApples(List<Apple> apples, Predicate<Apple> predicate){
        return (List<Apple>) collect(apples, predicate);
    }

    //
    // 第五尝试：匿名类
    // 没有变量名, 允许你同时声明并实例化一个类
    //
    ///
    public Set<Apple> filterApplesByAnonymousClass(Set<Apple> apples){
        return (Set<Apple>) collect(apples, new Predicate<Apple>() {
            @Override
            public boolean test(Apple target) {
                return ("red".equals(target.getColor()) && target.getWeight() > 0.0F);
            }
        });
    }

    //
    //  第六次尝试：Lambda表达式 以及 抽象结果集
    //  可以改写为以下形式：
    //  filterApplesByLambda(apples, (Apple apple) -> "red".equals(apple.getColor()));
    //
    //  那么如何用Lambda改写一个内部类？
    //
    public Set<Apple> filterApplesByLambda(Collection<Apple> apples, boolean is){
        Set<Apple> result = new HashSet<>();
        for(Apple apple : apples){
            if(is)
                result.add(apple);
        }
        return result;
    }
}

package Demo.filter;

//
// 该方法为最基本的过滤器
// 用于抽象各个过滤器中的循环, 遍历, 收集等重复行为
// 采用接口的默认方法实现
//
// Created by auhnayuil on 17-9-24.
//
public interface Filter<T> {

    default Collection<T> collect(Collection<T> targets, Predicate<T> predicate) {
        Class<? extends Collection> clazz = targets.getClass();
        Collection result = null;
        try {
             //该部分代码块, 通过反射生成集合的实例对象. 得到一个空的结果集对象
             result = clazz.newInstance();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        for(T target : targets){
            //循环遍历目标集合, 并且通过接口形成策略判断是否符合过滤器条件
            //收集符合条件的结果
            if(predicate.test(target))
                result.add(target);
        }
        return result;
    }
}

package Demo.predicate;

//
// 策略设计模式(Staregy)
// 定义了一系列的算法族, 并将其封装, 可以相互替换且在运行时选择所需要的合适的"策略"
// Created by auhnayuil on 17-9-24.
//
public class AppleRedAndWeightPrdicate implements Predicate<Apple> {

    @Override
    public boolean test(Apple target) {
        return ("red".equals(target.getColor())
                && target.getWeight() > 0.0F);
    }
}

参考链接

[Java8实战] https://book.douban.com/subject/26772632/
[Baidu] https://baike.baidu.com/item/策略模式/646307?fr=aladdin
[菜鸟教程] http://www.runoob.com/design-pattern/strategy-pattern.html