Java设计模式-策略模式

一、策略模式概述

定义：定义一系列的算法,把每一个算法封装起来, 并且使它们可相互替换。本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。

简单来说就是：

1、定义了一组算法(业务规则)

2、封装每个算法(规则)

3、这组算法(规则)可以互相替换

二、策略模式的结构与实现

1. 结构

1) 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。
2) 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。
3) 具体策略类(ConcreteStrategy):以Strategy接口实现某具体算法。

2. 实现

超市进场做活动，我们现在假设有正常不减价、打折、满减这三种活动，这正是对“买东西收费”这件事，有三种不同的“方法”，这三种方法其实就是三种不同的算法。

听到这个就是一种熟悉的感觉，和计算器的设计类似，可以利用简单工厂模式实现。

1) 简单工厂模式

 代码如下：

/**
 * @author ***
 * @title: CashSuper
 * @projectName design-pattern
 * @description 收费接口
 * @date 2021/7/30 15:23
 */
public interface CashSuper {

    /**
     * 计算实收的费用
     *
     * @param money 应收金额
     * @return 实收金额
     */
    double acceptCash(double money);
}

/**
 * @author ***
 * @title: CashNormal
 * @projectName design-pattern
 * @description 正常收费
 * @date 2021/7/30 15:24
 */
public class CashNormal implements CashSuper {

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

/**
 * @author ***
 * @title: CashRebate
 * @projectName design-pattern
 * @description 打折
 * @date 2021/7/30 15:25
 */
public class CashRebate implements CashSuper {

    private double moneyRebate;


    /**
     * @param moneyRebate 折扣率
     */
    public CashRebate(double moneyRebate) {
        this.moneyRebate = moneyRebate;
    }

    @Override
    public double acceptCash(double money) {

        return money * (moneyRebate / 10);
    }
}

/**
 * @author ***
 * @title: CashReturn
 * @projectName design-pattern
 * @description 满减
 * @date 2021/7/30 15:26
 */
public class CashReturn implements CashSuper {

    private double moneyCondition;    //应收金额
    private double moneyReturn;    //返利金额

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


    @Override
    public double acceptCash(double money) {
        if (money >= moneyCondition){
            money = money - moneyReturn;
        }
        return money;
    }
}

/**
 * @author ***
 * @title: CashFactory
 * @projectName design-pattern
 * @description 收费对象生成工厂
 * @date 2021/7/30 15:27
 */
public class CashFactory {

    public static CashSuper createCashAccept(String cashType){
        CashSuper cs = null;
        switch (cashType) {
            case "正常收费" :
                cs = new CashNormal();
                break;
            case "打8折" :
                cs = new CashRebate(8);
                break;
            case "满300减100" :
                cs = new CashReturn(300, 100);
                break;
            default :
                break;
        }

        return cs;
    }
}

/**
 * @author ***
 * @title: Main
 * @projectName design-pattern
 * @description 客户端抽象代码
 *              利用的简单工厂模式实现
 * @date 2021/7/30 15:28
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        CashSuper cs = CashFactory.createCashAccept("打8折");
        double result = cs.acceptCash(300);
        System.out.println(result);
    }

}

这样虽然在客户端中，我们不用关系具体实体化哪一个类，但这同样也带来一定的问题，如果我们要打7折呢？我们是否要在工厂类中新增一个case？那满500减100呢？商场的活动经常在改变，如果真向我们现在所写的这样未免有些牵强，我们要不断地去修改工厂类，不断地重新编译重新部署。面对算法的时常变动，我们可以选择策略模式。

对于策略模式，我们需要引入一个CashContext类，这个类用于维护对Strategy对象的引用。还是太抽象，我们从代码的角度来看，CashContext是一个什么类。（上面的CashSuper及其实现类不用修改）

2）策略模式

代码如下：

/**
 * @author ***
 * @title: CashContext
 * @projectName design-pattern
 * @description Context上下文，维护对strategy对象的引用
 * @date 2021/7/30 15:32
 */
public class CashContext {

    CashSuper cs = null;
    public CashContext(CashSuper cashSuper){
        this.cs = cashSuper;
    }

    public double getResult(double money){

        return cs.acceptCash(money);
    }
}

/**
 * @author ***
 * @title: Main
 * @projectName design-pattern
 * @description 客户端抽象代码
 *               策略模式实现
 * @date 2021/7/30 15:32
 */
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        CashContext context = null;
        double money = 0.0;
        String strategy = "打8折";
        switch (strategy) {
            case "正常收费":
                context = new CashContext(new CashNormal());
                break;
            case "打8折":
                context = new CashContext(new CashRebate(8));
                break;
            case "满300减100":
                context = new CashContext(new CashReturn(300, 100));
                break;

            default:
                break;
        }
        money = context.getResult(300);
        System.out.println(money);
    }

}    

这样我们就实现了策略模式。

但是，我们又再一次客户端做了判断，实际上我们似乎是将switch语句从工厂移到了客户端，这不又违背我们的初衷回到原点了吗？那我们是否能将switch“又移到”工厂中去呢？换句话说，策略模式和工厂模式相结合。

我们改进CashContext在其中实现简单工厂

3) 策略模式+简单工厂模式

/**
 * @author ***
 * @title: CashContext
 * @projectName design-pattern
 * @description Context上下文，维护对strategy对象的引用
 * @date 2021/7/30 15:34
 */
public class CashContext {

    CashSuper cs = null;

    public CashContext(String type) {
        switch (type) {
            case "正常收费":
                CashNormal normal = new CashNormal();
                cs = normal;
                break;
            case "满300减100":
                CashReturn returnx = new CashReturn(300, 100);
                cs = returnx;
                break;
            case "打8折":
                CashRebate rebate = new CashRebate(8);
                cs = rebate;
                break;
            default:
                break;
        }
    }

    public double getResult(double money) {
        return cs.acceptCash(money);
    }
}

/**
 * @author ***
 * @title: Main
 * @projectName design-pattern
 * @description 客户端抽象代码
 *              策略模式+简单工厂
 * @date 2021/7/30 15:34
 */
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        CashContext context = null;
        double money = 0.0;
        String strategy = "打8折";
        context = new CashContext(strategy);
        money = context.getResult(300);
        System.out.println(money);
    }
}

从代码角度来看，不就是把switch从Main客户端类移到了CashContext类嘛，好像根本没什么用啊。我们用书里的解释吧，“简单工厂模式需要让客户端认识两个类，CashSuper和CashFactory，而策略模式与简单工厂结合的用法，客户端就只需要认识一个类CashContext就可以了。耦合更加降低。”“我们在客户端实例化的是CashContext的对象，调用的是CashContext的方法getResult，这使得具体的收费算法彻底地与客户端分离。连算法的父类CashSuper都不让客户端认识了。”

在这里我们要领会“客户端”带来的含义是什么，在这里我们就是写的一个main函数，“客户端”在编码过程中，我们可以把它想象理解为调用方。调用方如果引用多个类是不是带来很大的耦合性？但如果只引用一个类，那是不是只需要维护这个类的引用即可？这也就是我们常说的解耦

修改CashContext类，利用反射消除Switch判断语句：

4) 策略模式+简单工厂模式+反射

/**
 * @author ***
 * @title: CashContext
 * @projectName design-pattern
 * @description Context上下文，维护对strategy对象的引用
 * @date 2021/7/30 15:36
 */
public class CashContext {

    Class<?> clazz = null;
    Object obj = null;

    public CashContext(String className, Class[] paramsType, Object[] parmas) {
        try {
            clazz = Class.forName(className);
            Constructor con = clazz.getConstructor(paramsType);
            obj = con.newInstance(parmas);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public double getResult(double money) {
        return ((CashSuper) obj).acceptCash(money);
    }
}

/**
 * @author ***
 * @title: Main
 * @projectName design-pattern
 * @description 客户端测试代码
 *              策略模式+简单工厂+反射
 * @date 2021/7/30 15:38
 */
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        CashContext context = null;
        double money = 0.0;
        String type = "com.lqm.strategy.demo1.CashRebate";
        //注意在这里不能使用double的引用类型Double，我猜测是这样涉及一点自动装箱和拆箱
        Class[] paramTypes = {double.class};
        Object[] params = {8.0};
        context = new CashContext(type, paramTypes, params);
        money = context.getResult(300);
        System.out.println(money);
    }
}

三、策略模式优缺点

 1. 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

2. 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。