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  • 设计模式学习之策略模式

    策略模式属于对象的行为模式。其用意是针对一组算法,将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中,从而使得它们可以相互替换。策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。

    策略模式的结构

    策略模式是对算法的包装,是把使用算法的责任和算法本身分割开来,委派给不同的对象管理。策略模式通常把一个系列的算法包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”。下面就以一个示意性的实现讲解策略模式实例的结构。

    这个模式涉及到三个角色:

    环境(Context)角色:持有一个Strategy的引用。

    抽象策略(Strategy)角色:这是一个抽象角色,通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体策略类所需的接口。

    具体策略(ConcreteStrategy)角色:包装了相关的算法或行为。


    意图:定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。

    主要解决:在有多种算法相似的情况下,使用 if...else 所带来的复杂和难以维护。

    何时使用:一个系统有许多许多类,而区分它们的只是他们直接的行为。

    如何解决:将这些算法封装成一个一个的类,任意地替换。

    关键代码:实现同一个接口。

    应用实例: 1、诸葛亮的锦囊妙计,每一个锦囊就是一个策略。 2、旅行的出游方式,选择骑自行车、坐汽车,每一种旅行方式都是一个策略。 3、JAVA AWT 中的 LayoutManager。

    优点: 1、算法可以自由切换。 2、避免使用多重条件判断。 3、扩展性良好。

    缺点: 1、策略类会增多。 2、所有策略类都需要对外暴露。

    使用场景: 1、如果在一个系统里面有许多类,它们之间的区别仅在于它们的行为,那么使用策略模式可以动态地让一个对象在许多行为中选择一种行为。 2、一个系统需要动态地在几种算法中选择一种。 3、如果一个对象有很多的行为,如果不用恰当的模式,这些行为就只好使用多重的条件选择语句来实现。

    注意事项:如果一个系统的策略多于四个,就需要考虑使用混合模式,解决策略类膨胀的问题。


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


    strategy_pattern_uml_diagram


    使用场景

    假设现在要设计一个贩卖各类书籍的电子商务网站的购物车系统。一个最简单的情况就是把所有货品的单价乘上数量,但是实际情况肯定比这要复杂。比如,本网站可能对所有的高级会员提供每本20%的促销折扣;对中级会员提供每本10%的促销折扣;对初级会员没有折扣。

    根据描述,折扣是根据以下的几个算法中的一个进行的:

    算法一:对初级会员没有折扣。

    算法二:对中级会员提供10%的促销折扣。

    算法三:对高级会员提供20%的促销折扣。

    使用策略模式来实现的结构图如下:


    策略模式例子
    假设鹅厂推出了3种会员,分别为会员,超级会员以及金牌会员,还有就是普通玩家,针对不同类别的玩家,购买《王者农药》皮肤有不同的打折方式,并且一个顾客每消费10000就增加一个级别,那么我们就可以使用策略模式,因为策略模式描述的就是算法的不同,这里我们举例就采用最简单的,以上四种玩家分别采用原价(普通玩家),九折,八折和七价的收钱方式。


    虽然结合简单工厂模式,我们的策略模式灵活了一些,但不免发现在工厂中多了if-else判断,也就是如果增加一个会员类别,我又得增加一个else-if语句,这是简单工厂的缺点,对修改开放。

    那有什么方法,可以较好的解决这个问题呢?那就是使用注解, 所以我们需要给注解加入属性上限和下限,用来表示策略生效的区间,用来解决总金额判断的问题。


    虽然工厂里的逻辑增加了,但是解耦的效果达到了,现在我们随便加入一个策略,并设置好它的生效区间,策略工厂就可以帮我们自动找到适应的策略。

    Android源码中的策略模式
    Android的源码中,策略模式最典型的就是属性动画中的应用.
    我们使用属性动画的时候,可以通过set方法对插值器进行设置.可以看到内部维持了一个时间插值器的引用,并设置了getter和setter方法,默认情况下是先加速后减速的插值器,set方法如果传入的是null,则是线性插值器。而时间插值器TimeInterpolator是个接口,有一个接口继承了该接口,就是Interpolator这个接口,其作用是为了保持兼容


    认识策略模式

    策略模式的重心

    策略模式的重心不是如何实现算法,而是如何组织、调用这些算法,从而让程序结构更灵活,具有更好的维护性和扩展性。

    算法的平等性

    策略模式一个很大的特点就是各个策略算法的平等性。对于一系列具体的策略算法,大家的地位是完全一样的,正因为这个平等性,才能实现算法之间可以相互替换。所有的策略算法在实现上也是相互独立的,相互之间是没有依赖的。

    所以可以这样描述这一系列策略算法:策略算法是相同行为的不同实现。

    运行时策略的唯一性

    运行期间,策略模式在每一个时刻只能使用一个具体的策略实现对象,虽然可以动态地在不同的策略实现中切换,但是同时只能使用一个。

    公有的行为

    经常见到的是,所有的具体策略类都有一些公有的行为。这时候,就应当把这些公有的行为放到共同的抽象策略角色Strategy类里面。当然这时候抽象策略角色必须要用Java抽象类实现,而不能使用接口。

    这其实也是典型的将代码向继承等级结构的上方集中的标准做法。




    策略模式的优点

    策略模式提供了管理相关的算法族的办法。策略类的等级结构定义了一个算法或行为族。恰当使用继承可以把公共的代码移到父类里面,从而避免代码重复。

    使用策略模式可以避免使用多重条件(if-else)语句。多重条件语句不易维护,它把采取哪一种算法或采取哪一种行为的逻辑与算法或行为的逻辑混合在一起,统统列在一个多重条件语句里面,比使用继承的办法还要原始和落后。

    策略模式的缺点

    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。这就意味着客户端必须理解这些算法的区别,以便适时选择恰当的算法类。换言之,策略模式只适用于客户端知道算法或行为的情况。

    由于策略模式把每个具体的策略实现都单独封装成为类,如果备选的策略很多的话,那么对象的数目就会很可观。



    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。


    首先策略枚举StrategyMan,负责对具体策略的映射,然后建立一个简单的工厂,根据策略管理类的枚举项创建一个策略对象,简单而实用,策略模式的缺陷得到了弥补。其通用类图如下:

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