设计模式—策略模式

• 2022 年 11 月 2 日
• 筆記
• 设计模式

简述

预先定义有着不同执行过程但结果相同的算法族，运行时指定所需算法。

算法族
此处为一组有共同主题的有相同结果的不同算法的集合。

话不多说，看个优化案例。

优化案例

最初版v0

不使用策略模式的案例。四种不同的计算策略。客户端的代码如下。

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        String target = "公园";
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String input = sc.next();
        if ("foot".equals(input)) {
            System.out.println("徒步到目的地:" + target);
        } else if ("bike".equals(input)) {
            System.out.println("骑自行车到目的地:" + target);
        } else if ("car".equals(input)) {
            System.out.println("开车到目的地:" + target);
        }
        sc.close();
    }
}

具体的条件分支都写在客户端，日后增加新的条件分支时也需要修改客户端。修改客户端这件事往往是不太愿意接受的。原因是我们希望客户端尽可能少的改变，以便减少客户使用系统的学习成本。

传统的方法就只能增加if条件判断了，如下。

修改版v1

只需修改客户端，其他代码不变。

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        String target = "公园";
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String input = sc.next();
        if ("foot".equals(input)) {
            Foot foot = new Foot();
            foot.toTarget(target);
        } else if ("bike".equals(input)) {
            Bike bike = new Bike();
            bike.toTarget(target);
        } else if ("car".equals(input)) {
            Car car = new Car();
            car.toTarget(target);
        }
        sc.close();
    }
}

可以看出客户端依旧与各个具体的类耦合(从类的创建到方法的调用都是如此)。

可以使用策略模式优化，使得方法调用不需要if条件判断，传入什么样的对象就使用什么对象的行为。

修改版v2(策略模式)

public interface Trans {
    void toTarget(String target)；
}

// 徒步去目的地
public class Foot implements Trans {
    ＠Override
    public void toTarget(String target) {
        System.out.println("徒步到目的地:" + target);
    }
}

// 骑自行车去目的地
public class Bike implements Trans {
    ＠Override
    public void toTarget(String target) {
        System.out.println("骑自行车到目的地:" + target);
    }
}

// 开车去目的地
public class Car implements Trans {
    ＠Override
    public void toTarget(String target) {
        System.out.println("开车到目的地:" + target);
    }
}

// 上下文类，根据客户端业务的需求持有不同的计算对象
public class Context {
    private Trans trans;
    
    public Context(Trans trans) {
       	this.trans = trans;
    }
    
    // 更改持有的计算对象
    public change(Trans trans) {
        this.trans = trans;
    }
    
    // 实际调用持有的trans实现计算
    public int toTarget(String target) {
        return trans.toTarget(target);
    }
}

修改后，客户端代码调用。

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        String target = "公园";
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String input = sc.next();
        Context context = null;
        if ("foot".equals(input)) {
            context = new Context(new Foot());
        } else if ("bike".equals(input)) {
            context = new Context(new Bike());
        } else if ("car".equals(input)) {
            context = new Context(new Car());
        }
        System.out.println(context.toTarget(target));
        sc.close();
    }
}

代码量确实有一定的减少，但是客户端代码从只与各个具体Trans类的实现类耦合到多耦合一个上下文类，这样想与我们的需求背道而驰啊。实际上，单纯的策略模式就是如此，只负责减少方法调用的if语句，而不设计对象创建的封装与优化。

说到对象创建的优化，就得说到工厂模式了，事实上在使用策略模式时，为了创建对象也变得方便，通常也会使用到工厂模式进行优化。详情看以下优化案例。

修改版v3(策略+简单工厂)

现有代码都不需要改变，只需要使用简单工厂封装上下文对象的创建即可。

// 工厂类，创建持有不同Trans对象的上下文对象
public class Factory {
    public static Context create(String input) {
        if ("foot".equals(input)) {
            return new Context(new Foot());
        } else if ("bike".equals(input)) {
            return new Context(new Bike());
        } else if ("car".equals(input)) {
            return new Context(new Car());
        }
        return null;
    }
}

修改后，客户端代码调用。

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        String target = "公园";
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        Context context = Factory.create(sc.next());
        System.out.println(context.toTarget(target));
        sc.close();
    }
}

客户端代码大幅减少，并且客户端中仅仅与Context类存在耦合。创建与使用的核心逻辑都从客户端剥离，且具体调用的方法也只有在运行时才知晓(核心目的)。这样就能少些很多if语句了。

总结

优点

• 可以大幅减少if语句的书写。
• 增加新的实现方法也不需要修改客户端代码，只需要增加实现类。

缺点

• 单纯的策略模式需要客户端对于各个实现类有足够的了解，提升了开发时对系统的理解难度。

• 策略过多时，存在策略膨胀的问题。鉴于策略膨胀问题，应该慎用策略模式。这是使用混合模式或许可以解决这个问题。

  混合模式
  即在策略模式的实现类的方法中使用if语句分割各个情况。

适用场景

• 想要优化系统中过多的if语句时。