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  • JAVA设计模式-策略模式

    1.1 需求背景

    Background:M公司为某电影院开发了一套影院售票系统,在该系统中需要为不同类型的用户提供不同的电影票打折方式,具体打折方案如下:

    (1)学生凭学生证可享受票价8折优惠;

    (2)年龄在10周岁以及以下的儿童可以享受每张票减免10元的优惠(原始票价需要大于20元);

    (3)影院VIP用户除享受票价八折优惠外还可以进行积分,积分累计到一定额度可以换取电影院赠送的奖品;

    该系统在将来还可能会根据需求引入更多的打折方案。  

    1.2 初始设计

      M公司的开发人员为了实现上述需求,设计了一个电影票类MovieTicket,其核心代码片段如下:

    复制代码
        public class MovieTicket
        {
            public double Price
            {
                get;
                set;
            }
            public string Type { private get; set; }
    
            // 计算打折之后的票价
            public double Calculate()
            {
                // 学生票折后票价计算
                if (this.Type.Equals("student", StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
                {
                    Console.WriteLine("学生票:");
                    return this.Price * 0.8;
                }
                // 儿童票折后票价计算
                else if (this.Type.Equals("children", StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
                {
                    Console.WriteLine("儿童票:");
                    return this.Price - 10;
                }
                // VIP票折后票价计算
                else if (this.Type.Equals("vip", StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
                {
                    Console.WriteLine("VIP票:");
                    Console.WriteLine("增加积分!");
                    return this.Price * 0.5;
                }
                else
                {
                    return this.Price; // 不满足任何条件则原价出售
                }
            }
        }
    复制代码

      客户端调用代码如下:

    复制代码
        public static void Main()
        {
            MovieTicket mt = new MovieTicket();
            double originalPrice = 60.0;    // 原始票价
            double currentPrice;            // 折后票价
            mt.Price = originalPrice;
    
            Console.WriteLine("原始票价:{0}", originalPrice);
            Console.WriteLine("----------------------------------------");
    
            mt.Type = "student";
            currentPrice = mt.Calculate();
            Console.WriteLine("折后票价:{0}", currentPrice);
            Console.WriteLine("----------------------------------------");
    
            mt.Type = "children";
            currentPrice = mt.Calculate();
            Console.WriteLine("折后票价:{0}", currentPrice);
            Console.WriteLine("----------------------------------------");
        }
    复制代码

      虽然通过MovieTicket类实现了电影票的折后计算,该方案解决了电影票打折问题,每一种打折方式都可以称为一种打折算法,更换打折方式只需要修改客户端代码中的参数,无须修改源代码。但是,该方案并不完美,还存在以下问题:

      (1)MovieTicket类的Calculate()方法非常庞大,太长的if-else语句,不利于测试与维护。

      (2)增加新的打折算法或修改原有打折算法都必须修改MovieTicket类源代码,违反了开闭原则。

      (3)打折算法的复用性比较差,无法在其他系统(例如商场销售管理系统)中进行重用。

      如何解决这3个问题,M公司开发人员决定对MovieTicket类进行重构,将其职责分离,并将打折算法的定义和使用相分离,这也是策略模式所需要解决的问题。

    二、策略模式概述

    2.1 策略模式简介

      策略模式的主要目的主要是将算法的定义和使用分开,也就是将算法的行为和环境分开,将算法的定义放在专门的策略类中,每一个策略类封装一个实现算法。而使用算法的环境中针对抽象策略编程,而不是针对实现编程,符合依赖倒置原则。

    策略(Strategy)模式:定义一系列算法类,将每一个算法封装起来,并让它们可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而变化。它也被成为政策模式,是一种行为型模式。  

    2.2 策略模式结构

      策略模式结构并不复杂,如下图所示:

      策略模式包含以下3个角色:

      (1)Context(环境类):负责使用算法策略,其中维持了一个抽象策略类的引用实例。

      (2)Strategy(抽象策略类):所有策略类的父类,为所支持的策略算法声明了抽象方法。=> 既可以是抽象类也可以是接口

      (3)ConcreteStrategy(具体策略类):实现了在抽象策略类中声明的方法。

    三、重构电影票打折方案的设计

    3.1 重构后的设计

      为了实现打折算法的复用以及未来的可扩展性,M公司开发人员使用策略模式来重构,其结构如下图所示:

      其中,MovieTicket充当Context环境类,Discount充当抽象策略角色,而StudentDiscount、VIPDiscount和ChildrenDiscount则充当ConcreteStrategy具体策略角色。

    3.2 具体代码实现

      (1)Context 环境类:MovieTicket

    复制代码
        /// <summary>
        /// 环境类:电影票MovieTicket
        /// </summary>
        public class MovieTicket
        {
            private double _price;
            private IDiscount _discount;
    
            public double Price
            {
                get
                {
                    return _discount.Calculate(_price);
                }
                set
                {
                    _price = value;
                }
            }
    
            public IDiscount Discount
            {
                set
                {
                    _discount = value;
                }
            }
        }
    复制代码

      (2)Strategy 抽象策略类:IDiscount

    复制代码
         /// <summary>
        /// 抽象策略类:折扣Discount
        /// </summary>
        public interface IDiscount
        {
            double Calculate(double price);
        }
    复制代码

      (3)ConcreteStrategy 具体策略类:StudentStrategy, VIPStrategy 和 ChildrenStrategy

    复制代码
        /// <summary>
        /// 具体策略类:学生票折扣StudentDiscount
        /// </summary>
        public class StudentDiscount : IDiscount
        {
            public double Calculate(double price)
            {
                Console.WriteLine("学生票:");
                return price * 0.8;
            }
        }
    
        /// <summary>
        /// 具体策略类:VIP会员票VIPDiscount
        /// </summary>
        public class VIPDiscount : IDiscount
        {
            public double Calculate(double price)
            {
                Console.WriteLine("VIP票:");
                Console.WriteLine("增加积分!");
                return price * 0.5;
            }
        }
    
        /// <summary>
        /// 具体策略类:儿童票折扣ChildrenDiscount
        /// </summary>
        public class ChildrenDiscount : IDiscount
        {
            public double Calculate(double price)
            {
                Console.WriteLine("儿童票:");
                return price - 10;
            }
        }
    复制代码

      (4)客户端调用:

    复制代码
        public class Program
        {
            public static void Main(string[] args)
            {
                MovieTicket mt = new MovieTicket();
                double originalPrice = 60.0;
                double currentPrice = originalPrice;
    
                mt.Price = originalPrice;
                Console.WriteLine("原始票价:{0}", originalPrice);
                Console.WriteLine("----------------------------------------");
    
                IDiscount discount = AppConfigHelper.GetStrategyInstance() as IDiscount;
                if (discount != null)
                {
                    mt.Discount = discount;
                    currentPrice = mt.Price;
                }
                Console.WriteLine("折后票价:{0}", currentPrice);
    
                Console.ReadKey();
            }
        }
    复制代码

      其中,具体的策略被配置在了配置文件中,以此来提高系统灵活性和可扩展性:

    复制代码
    <?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
    <configuration>
      <appSettings>
        <add key="DiscountStrategy" value="Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy.VIPDiscount, Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy" />
      </appSettings>
    </configuration>
    复制代码

      AppConfigHelper类主要用于读取配置文件,并反射生成具体策略实例,其具体代码如下,这里不再赘述:

     View Code

      编译运行后的结果如下图所示:

      

      如果需要切换策略,例如从VIP改为儿童票,只需修改配置文件:

    复制代码
    <?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
    <configuration>
      <appSettings>
        <add key="DiscountStrategy" value="Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy.ChildrenDiscount, Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy" />
      </appSettings>
    </configuration>
    复制代码

      重新运行客户端程序,得到如下图所示的结果:

      

      如果后期需要增加新的打折方式,原有代码均无需修改,只需要新增一个折扣策略类即可,然后修改一下配置文件,完全符合开闭原则。

    四、策略模式总结

    4.1 主要优点

      (1)提供了对开闭原则的完美支持,用户可以在不修改原有系统的基础上选择具体算法或行为,也可以灵活地增加新的算法或行为。

      (2)避免了多重的if-else条件选择语句,利于系统的维护。

      (3)提供了一种算法的复用机制,不同的环境类可以方便地复用这些策略类。

    4.2 主要缺点

      (1)客户端需要知道所有的策略类,并自行决定使用哪一个策略 => 只适用于客户端了解所有策略算法的情况

      (2)将造成系统产生很多的具体策略类,任何细小的变化都将导致系统要增加一个具体策略类 => 类的个数也许会超出预期

      (3)无法在客户端同时使用多个策略类 => 客户端每次只能使用一个策略类

    4.3 应用场景

      (1)如果一个系统要动态地在几种算法之间选择其中一种 => 那就快用策略模式吧骚年!

      (2)如果有难以维护的多重if-else条件选择语句是为了实现对象的行为 => 那就快用策略模式吧骚年!

      (3)不希望客户知道复杂的与算法有关的数据结构,可以将其封装到策略中 => 提高算法的保密性和安全性!

    参考资料

      DesignPattern

      刘伟,《设计模式的艺术—软件开发人员内功修炼之道》

    出处:http://www.cnblogs.com/edisonchou/p/7295164.html

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