《JAVA與模式》之策略模式
- 2019 年 12 月 2 日
- 筆記
策略模式屬於對象的行為模式。其用意是針對一組演算法，將每一個演算法封裝到具有共同介面的獨立的類中，從而使得它們可以相互替換。策略模式使得演算法可以在不影響到客戶端的情況下發生變化。
策略模式的結構
策略模式是對演算法的包裝，是把使用演算法的責任和演算法本身分割開來，委派給不同的對象管理。策略模式通常把一個系列的演算法包裝到一系列的策略類裡面，作為一個抽象策略類的子類。用一句話來說，就是：「準備一組演算法，並將每一個演算法封裝起來，使得它們可以互換」。下面就以一個示意性的實現講解策略模式實例的結構。
這個模式涉及到三個角色：
● 環境(Context)角色：持有一個Strategy的引用。
● 抽象策略(Strategy)角色：這是一個抽象角色，通常由一個介面或抽象類實現。此角色給出所有的具體策略類所需的介面。
● 具體策略(ConcreteStrategy)角色：包裝了相關的演算法或行為。
源程式碼
環境角色類
public class Context { //持有一個具體策略的對象 private Strategy strategy; /** * 構造函數，傳入一個具體策略對象 * @param strategy 具體策略對象 */ public Context(Strategy strategy){ this.strategy = strategy; } /** * 策略方法 */ public void contextInterface(){ strategy.strategyInterface(); } }
抽象策略類
public interface Strategy { /** * 策略方法 */ public void strategyInterface(); } 具體策略類 public class ConcreteStrategyA implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相關的業務 } } public class ConcreteStrategyB implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相關的業務 } } public class ConcreteStrategyC implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相關的業務 } }
使用場景
假設現在要設計一個販賣各類書籍的電子商務網站的購物車系統。一個最簡單的情況就是把所有貨品的單價乘上數量，但是實際情況肯定比這要複雜。比如，本網站可能對所有的高級會員提供每本20%的促銷折扣；對中級會員提供每本10%的促銷折扣；對初級會員沒有折扣。
根據描述，折扣是根據以下的幾個演算法中的一個進行的：
演算法一：對初級會員沒有折扣。
演算法二：對中級會員提供10%的促銷折扣。
演算法三：對高級會員提供20%的促銷折扣。
使用策略模式來實現的結構圖如下：
源程式碼
抽象折扣類 public interface MemberStrategy { /** * 計算圖書的價格 * @param booksPrice 圖書的原價 * @return 計算出打折後的價格 */ public double calcPrice(double booksPrice); } 初級會員折扣類 public class PrimaryMemberStrategy implements MemberStrategy { @Override public double calcPrice(double booksPrice) { System.out.println("對於初級會員的沒有折扣"); return booksPrice; } } 中級會員折扣類 public class IntermediateMemberStrategy implements MemberStrategy { @Override public double calcPrice(double booksPrice) { System.out.println("對於中級會員的折扣為10%"); return booksPrice * 0.9; } 高級會員折扣類 public class AdvancedMemberStrategy implements MemberStrategy { @Override public double calcPrice(double booksPrice) { System.out.println("對於高級會員的折扣為20%"); return booksPrice * 0.8; } } 價格類 public class Price { //持有一個具體的策略對象 private MemberStrategy strategy; /** * 構造函數，傳入一個具體的策略對象 * @param strategy 具體的策略對象 */ public Price(MemberStrategy strategy){ this.strategy = strategy; } /** * 計算圖書的價格 * @param booksPrice 圖書的原價 * @return 計算出打折後的價格 */ public double quote(double booksPrice){ return this.strategy.calcPrice(booksPrice); } } 客戶端 public class Client { public static void main(String[] args) { //選擇並創建需要使用的策略對象 MemberStrategy strategy = new AdvancedMemberStrategy(); //創建環境 Price price = new Price(strategy); //計算價格 double quote = price.quote(300); System.out.println("圖書的最終價格為：" + quote); } }
從上面的示例可以看出，策略模式僅僅封裝演算法，提供新的演算法插入到已有系統中，以及老演算法從系統中「退休」的方法，策略模式並不決定在何時使用何種演算法。在什麼情況下使用什麼演算法是由客戶端決定的。
認識策略模式
策略模式的重心
策略模式的重心不是如何實現演算法，而是如何組織、調用這些演算法，從而讓程式結構更靈活，具有更好的維護性和擴展性。
演算法的平等性
策略模式一個很大的特點就是各個策略演算法的平等性。對於一系列具體的策略演算法，大家的地位是完全一樣的，正因為這個平等性，才能實現演算法之間可以相互替換。所有的策略演算法在實現上也是相互獨立的，相互之間是沒有依賴的。
所以可以這樣描述這一系列策略演算法：策略演算法是相同行為的不同實現。
運行時策略的唯一性
運行期間，策略模式在每一個時刻只能使用一個具體的策略實現對象，雖然可以動態地在不同的策略實現中切換，但是同時只能使用一個。
公有的行為
經常見到的是，所有的具體策略類都有一些公有的行為。這時候，就應當把這些公有的行為放到共同的抽象策略角色Strategy類裡面。當然這時候抽象策略角色必須要用Java抽象類實現，而不能使用介面。
這其實也是典型的將程式碼向繼承等級結構的上方集中的標準做法。
策略模式的優點
（1）策略模式提供了管理相關的演算法族的辦法。策略類的等級結構定義了一個演算法或行為族。恰當使用繼承可以把公共的程式碼移到父類裡面，從而避免程式碼重複。
（2）使用策略模式可以避免使用多重條件(if-else)語句。多重條件語句不易維護，它把採取哪一種演算法或採取哪一種行為的邏輯與演算法或行為的邏輯混合在一起，統統列在一個多重條件語句裡面，比使用繼承的辦法還要原始和落後。
策略模式的缺點
（1）客戶端必須知道所有的策略類，並自行決定使用哪一個策略類。這就意味著客戶端必須理解這些演算法的區別，以便適時選擇恰當的演算法類。換言之，策略模式只適用於客戶端知道演算法或行為的情況。
（2）由於策略模式把每個具體的策略實現都單獨封裝成為類，如果備選的策略很多的話，那麼對象的數目就會很可觀。
