设计模式（1）---策略模式

策略模式 Strategy（行为型模式）

 

1.概述

在软件构建过程中，某些对象使用的算法可能多种多样，经常改变，如果将这些算法都编码到对象中，将会使对象变得异常复杂；而且有时候支持不使用的算法也是一个性能负担。

 

2.问题

如何让算法和对象分开来，降低他们之间的耦合度，使得算法可以独立于使用它的客户而变化？

 

3.解决方案

策略模式：它定义了一系列算法，把每一个算法封装起来，让它们之间可以相互替换，本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。

 

4.结构

5.例子

商场收银软件：营业员根据顾客所购买商品的单价和数量，计算总价。商场可能会有促销活动，比如全场打8折，全场打5折，买200返100等。

实现方式一：可以将这些算法写到一个类中，在该类中提供多个方法，每一个方法对应一个具体的打折算法；当然也可以将这些打折算法封装在一个统一的方法中，通过if…else…或者case等条件判断语句来进行选择。这两种实现方法我们都可以称之为硬编码，如果需要增加一种新的打折算法，需要修改封装算法类的源代码。该类代码将较复杂，维护较为困难。

 

如果需要修改或者新增算法，需要修改原有的类，违反了 开闭原则 ，系统的灵活性和可扩展性差。

算法的复用性较差，无法重用某些算法。

 

实现方式二：使用策略模式。代码如下：

package strategy;
/*
 * 策略类
 */
public interface Strategy {
     double Promote(double money);
}

package strategy;
/*
 * 不使用打折的具体策略类
 */
public class CashNormalImpl implements Strategy {

    public CashNormalImpl() {
        
    }

    @Override
    public double Promote(double money) {
        
        return money;
    }

}

package strategy;
/*
 * 使用按比例打折的具体策略类
 */
public class CashRebateImpl implements Strategy {

    private double moneyRebate ;
    public CashRebateImpl(double moneyRebate) {
        this.moneyRebate = moneyRebate ;
    }

    @Override
    public double Promote(double money) {
        
        return money*moneyRebate;
    }

}

package strategy;
/*
 * 使用返利打折方式的具体策略类
 */
public class CashReturnImpl implements Strategy {

    private double moneyCondition ;
    private double moneyReturn ;
    
    public CashReturnImpl(double moneyCondition , double moneyReturn) {
        this.moneyCondition = moneyCondition ;
        this.moneyReturn = moneyReturn ;
    }

    @Override
    public double Promote(double money) {
        double result = 0.0d;
        if (money >= moneyCondition){
            result = money - Math.floor(money/moneyCondition) * moneyReturn ;
        }
        return result;
    }

}

package strategy;
/*
 * Context类
 */
public class CashContext {

    //Strategy对象的引用
    private Strategy contreteStrategy = null ;
    
    public CashContext(String str) {
        if (str.equals("正常收费")){
            contreteStrategy = new CashNormalImpl() ;
        }else if (str.equals("打八折")){
            contreteStrategy = new CashRebateImpl(0.8) ;
        }else if (str.equals("打五折")){
            contreteStrategy = new CashRebateImpl(0.5) ;
        }else if (str.equals("满200返100")){
            contreteStrategy = new CashReturnImpl(200, 100) ;
        }
        
    }
    
    public double getResult(double money){
        //当添加具体策略类时，这条代码也不用变，利用的多态的特点
        return contreteStrategy.Promote(money);
    }

}

界面（部分代码）：

btnOK.addActionListener(new ActionListener() {
              @Override
              public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                CashContext context = new CashContext(boxStrategy.getSelectedItem().toString()) ;
                double price = Double.parseDouble(textPrice.getText()) ;
                double num = Double.parseDouble(textNum.getText()) ;
                double total = context.getResult(price*num);
                sum += total ;
                textSum.setText(String.valueOf(sum));
                textNum.setText("");
                textPrice.setText("");
                  
              }
          });

界面（完整代码）：

package strategy;

import java.awt.Font;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JOptionPane;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.JTextField;



public class CashFrame extends JFrame {
    
    private JPanel contentPane = new JPanel() ;//主面板
    
    
    
    private JLabel labPrice ; //单价提示文本
    private JTextField textPrice ; //单价设置框
    private JButton btnOK ; //确定
    
    private JLabel labNum ; //数量设置提示文本
    private JTextField textNum ;  //数量设置框
    private JButton btnReset ; //重置
    
    private JLabel labStrategy ; //策略设置提示文本
    private JComboBox  boxStrategy ;  //策略设置框
    
    private JScrollPane scrollPane ; // 滚动面板
    private JTextArea textArea ; //信息显示
    
    private JLabel labSum ; //总价提示文本
    private JLabel textSum ; //总价设置框
    private double sum = 0.0D ;//总价

    private static CashFrame instance ;
    
    private CashFrame(){
        init() ;
        UiUtil.setFrameCenter(this);
        this.setTitle("商场收银系统") ;
        this.setResizable(false);
        this.setVisible(true);
    }
    
    public synchronized static CashFrame getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new CashFrame();
        }
        return instance ;
    }
    
    public void init(){
         this.setBounds(200,100,450,450);
         this.setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);
         this.setContentPane(contentPane);
         
         contentPane.setLayout(null);
         /*----------------------------*/
         labPrice = new JLabel("单价： ") ;
         labPrice.setBounds(40,20,80,30);
         contentPane.add(labPrice) ;
         
         textPrice = new JTextField() ;
         textPrice.setBounds(90,20,150,30);
         contentPane.add(textPrice) ;
         
         btnOK = new JButton("确定") ;
         btnOK.setBounds(290,20,80,30);
         contentPane.add(btnOK) ;
         
         
         /*----------------------------*/
         labNum = new JLabel("数量： ") ;
         labNum.setBounds(40,60,80,30);
         contentPane.add(labNum) ;
         
         textNum = new JTextField() ;
         textNum.setBounds(90,60,150,30);
         contentPane.add(textNum) ;
         
         btnReset = new JButton("重置") ;
         btnReset.setBounds(290,60,80,30);
         contentPane.add(btnReset) ;
         
         /*----------------------------*/
         labStrategy = new JLabel("促销方式： ") ;
         labStrategy.setBounds(15,100,80,30);
         contentPane.add(labStrategy) ;
         
         boxStrategy = new JComboBox() ;
         boxStrategy.setBounds(90,100,150,30);
         contentPane.add(boxStrategy) ;
         boxStrategy.addItem("正常收费");
         boxStrategy.addItem("打八折");
         boxStrategy.addItem("打五折");
         boxStrategy.addItem("满200返100");
         
         /*----------------------------*/
         textArea = new JTextArea() ;
         textArea.setBounds(0,0,400,200);
         textArea.setEditable(false);
         textArea.setFont(new Font("宋体", Font.PLAIN, 15));
         
         scrollPane = new JScrollPane(textArea) ;
         scrollPane.setBounds(20,145,400,200);
         scrollPane.setHorizontalScrollBarPolicy(JScrollPane.HORIZONTAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED);
         scrollPane.setVerticalScrollBarPolicy(JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED);
                
         contentPane.add(scrollPane) ;
         /*----------------------------*/
         
         labSum = new JLabel("总价： ") ;
         labSum.setBounds(40,370,80,30);
         contentPane.add(labSum) ;
         
         textSum = new JLabel() ;
         textSum.setBounds(90,370,150,30);
         contentPane.add(textSum) ;
         
         btnOK.addActionListener(new ActionListener() {
              @Override
              public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                CashContext context = new CashContext(boxStrategy.getSelectedItem().toString()) ;
                double price = Double.parseDouble(textPrice.getText()) ;
                double num = Double.parseDouble(textNum.getText()) ;
                double total = context.getResult(price*num);
                sum += total ;
                showInfo("单价："+textPrice.getText()+" 数量："+textNum.getText()+" 方式:"+boxStrategy.getSelectedItem().toString()+"  合计："+String.valueOf(total));
                textSum.setText(String.valueOf(sum));
                textNum.setText("");
              textPrice.setText("");
                  
              }
          });
         
         btnReset.addActionListener(new ActionListener() {
               @Override
               public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                   textNum.setText("");
                   textPrice.setText("");
                   textSum.setText("");
                   textArea.setText("");
                   
               }
           });
         
    }
    
    public void showInfo(String info){ 
        textArea.append(info+"
");
        textArea.setCaretPosition(textArea.getText().length()) ;//光标定位到最后一行  可以让滚动条保持在最下方
    }

    public static void main(String[] args) {
        instance = new CashFrame() ;

    }

}

6.适用性

当存在以下情况时使用Strategy模式
1）• 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种。
2）• 需要使用一个算法的不同变体。例如，你可能会定义一些反映不同的空间 /时间权衡的算法。当这些变体实现为一个算法的类层次时 ,可以使用策略模式。
3）• 算法使用客户不应该知道的数据。可使用策略模式以避免暴露复杂的、与算法相关的数据结构。
4）• 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。

7.优点

（1）所有这些打折算法完成的都是相同的工作，只是实现不同，策略模式可以以相同的方式调用所有的算法，降低了对象与算法的耦合。

（2）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。

（3）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测试。

（4）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。

 

8.总结

1）策略模式是一个比较容易理解和使用的设计模式，策略模式是对算法的封装，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。策略模式通常把一个系列的算法封装到一系列的策略类里面，作为一个抽象策略类的子类。用一句话来说，就是“准备一组算法，并将每一个算法封装起来，使得它们可以互换”。
2）在策略模式中，应当由客户端自己决定在什么情况下使用什么具体策略角色。2）
3）策略模式仅仅封装算法，提供新算法插入到已有系统中，以及老算法从系统中“退休”的方便，策略模式并不决定在何时使用何种算法，算法的选择由客户端来决定。这在一定程度上提高了系统的灵活性，但是客户端需要理解所有具体策略类之间的区别，以便选择合适的算法，这也是策略模式的缺点之一，在一定程度上增加了客户端的使用难度。

 

9.策略模式在java容器布局管理中的应用

Container 相当于环境类

LayoutManager  相当于抽象策略类

而具体策略类是LayoutManager的子类，也就是各种具体的布局类，它们封装了不同的布局方式。

public class Container extends Component {
    LayoutManager layoutMgr;

    public void setLayout(LayoutManager mgr) {
    layoutMgr = mgr;
    if (valid) {
        invalidate();
    }
    }


}