策略模式

喜欢ヅ旅行 2021-07-24 15:30 304阅读 0赞

# 一 点睛 #

先看下面的图片，我们去旅游选择出行模式有很多种，可以骑自行车、可以坐汽车、可以坐火车、可以坐飞机。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5ncWl1bWluZw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
作为一个程序猿，开发需要选择一款开发工具，当然可以进行代码开发的工具有很多，可以选择Idea进行开发，也可以使用eclipse进行开发，也可以使用其他的一些开发工具。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5ncWl1bWluZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

**定义：**

该模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的变化不会影响使用算法的客户。策略模式属于对象行为模式，它通过对算法进行封装，把使用算法的责任和算法的实现分割开来，并委派给不同的对象对这些算法进行管理。

# 二 结构 #

策略模式的主要角色如下：

*  抽象策略（Strategy）类：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（Concrete Strategy）类：实现了抽象策略定义的接口，提供具体的算法实现或行为。
 *  环境（Context）类：持有一个策略类的引用，最终给客户端调用。

# 三 实战 #

【例】促销活动  
一家百货公司在定年度的促销活动。针对不同的节日（春节、中秋节、圣诞节）推出不同的促销活动，由促销员将促销活动展示给客户。类图如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5ncWl1bWluZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

代码如下

定义百货公司所有促销活动的共同接口

public interface Strategy { 
        void show();
    }

定义具体策略角色（Concrete Strategy）：每个节日具体的促销活动

//为春节准备的促销活动A
    public class StrategyA implements Strategy { 
    
        public void show() { 
            System.out.println("买一送一");
        }
    }
    
    //为中秋准备的促销活动B
    public class StrategyB implements Strategy { 
    
        public void show() { 
            System.out.println("满200元减50元");
        }
    }
    
    //为圣诞准备的促销活动C
    public class StrategyC implements Strategy { 
    
        public void show() { 
            System.out.println("满1000元加一元换购任意200元以下商品");
        }
    }

定义环境角色（Context）：用于连接上下文，即把促销活动推销给客户，这里可以理解为销售员

public class SalesMan {                         
        //持有抽象策略角色的引用 
        private Strategy strategy;                 
                                                   
        public SalesMan(Strategy strategy) {        
            this.strategy = strategy;              
        }                                          
                                                   
        //向客户展示促销活动 
        public void salesManShow(){                 
            strategy.show();                       
        }                                          
    }

测试类

public class Client { 
        public static void main(String[] args) { 
            // 春节来了，使用春节促销活动
            SalesMan salesMan = new SalesMan(new StrategyA());
            // 展示促销活动
            salesMan.salesManShow();
            System.out.println("==============");
            // 中秋节到了，使用中秋节的促销活动
            salesMan.setStrategy(new StrategyB());
            // 展示促销活动
            salesMan.salesManShow();
            System.out.println("==============");
            // 圣诞节到了，使用圣诞节的促销活动
            salesMan.setStrategy(new StrategyC());
            // 展示促销活动
            salesMan.salesManShow();
        }
    }

# 四 测试结果 #

买一送一
    ==============
    满200元减50元
    ==============
    满1000元加一元换购任意200元以下商品

# 五 优缺点 #

**优点**

*  策略类之间可以自由切换
    
    由于策略类都实现同一个接口，所以使它们之间可以自由切换。
 *  易于扩展
    
    增加一个新的策略只需要添加一个具体的策略类即可，基本不需要改变原有的代码，符合“开闭原则“
 *  避免使用多重条件选择语句（if else），充分体现面向对象设计思想。

**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。
 *  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。

# 六 使用场景 #

*  一个系统需要动态地在几种算法中选择一种时，可将每个算法封装到策略类中。
 *  一个类定义了多种行为，并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现，可将每个条件分支移入它们各自的策略类中以代替这些条件语句。
 *  系统中各算法彼此完全独立，且要求对客户隐藏具体算法的实现细节时。
 *  系统要求使用算法的客户不应该知道其操作的数据时，可使用策略模式来隐藏与算法相关的数据结构。
 *  多个类只区别在表现行为不同，可以使用策略模式，在运行时动态选择具体要执行的行为。

# 七 JDK源码解析 #

`Comparator` 中的策略模式。在Arrays类中有一个 `sort()` 方法，如下：

public class Arrays{ 
        public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) { 
            if (c == null) { 
                sort(a);
            } else { 
                if (LegacyMergeSort.userRequested)
                    legacyMergeSort(a, c);
                else
                    TimSort.sort(a, 0, a.length, c, null, 0, 0);
            }
        }
    }

Arrays就是一个环境角色类，这个sort方法可以传一个新策略让Arrays根据这个策略来进行排序。就比如下面的测试类。

public class demo { 
        public static void main(String[] args) { 
    
            Integer[] data = { 12, 2, 3, 2, 4, 5, 1};
            // 实现降序排序
            Arrays.sort(data, new Comparator<Integer>() { 
                public int compare(Integer o1, Integer o2) { 
                    return o2 - o1;
                }
            });
            System.out.println(Arrays.toString(data)); //[12, 5, 4, 3, 2, 2, 1]
        }
    }

这里我们在调用Arrays的sort方法时，第二个参数传递的是Comparator接口的子实现类对象。所以Comparator充当的是抽象策略角色，而具体的子实现类充当的是具体策略角色。环境角色类（Arrays）应该持有抽象策略的引用来调用。那么，Arrays类的sort方法到底有没有使用Comparator子实现类中的 `compare()` 方法吗？让我们继续查看TimSort类的 `sort()` 方法，代码如下：

class TimSort<T> { 
        static <T> void sort(T[] a, int lo, int hi, Comparator<? super T> c,
                             T[] work, int workBase, int workLen) { 
            assert c != null && a != null && lo >= 0 && lo <= hi && hi <= a.length;
    
            int nRemaining  = hi - lo;
            if (nRemaining < 2)
                return;  // Arrays of size 0 and 1 are always sorted
    
            // If array is small, do a "mini-TimSort" with no merges
            if (nRemaining < MIN_MERGE) { 
                int initRunLen = countRunAndMakeAscending(a, lo, hi, c);
                binarySort(a, lo, hi, lo + initRunLen, c);
                return;
            }
            ...
        }   
            
        private static <T> int countRunAndMakeAscending(T[] a, int lo, int hi,Comparator<? super T> c) { 
            assert lo < hi;
            int runHi = lo + 1;
            if (runHi == hi)
                return 1;
    
            // Find end of run, and reverse range if descending
            if (c.compare(a[runHi++], a[lo]) < 0) {  // Descending
                while (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) < 0)
                    runHi++;
                reverseRange(a, lo, runHi);
            } else {                               // Ascending
                while (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) >= 0)
                    runHi++;
            }
    
            return runHi - lo;
        }
    }

上面的代码中最终会跑到 `countRunAndMakeAscending()` 这个方法中。我们可以看见，只用了compare方法，所以在调用Arrays.sort方法只传具体compare重写方法的类对象就行，这也是Comparator接口中必须要子类实现的一个方法。

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5ncWl1bWluZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20210724/cb62304cf62741338b14396b20feed8f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5ncWl1bWluZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20210724/f15db28bc6cc43eca752549ca4a4b257.png