设计模式-策略模式

定义

策略模式(Strategy Pattern)也叫政策模式(Policy Pattern),它是将定义的算法家族分别封装起来,让它们之间可以互相替换,从而让算法的变化不会影响到使用算法的用户.

策略模式使用的就是面向对象的继承和多态机制,从而实现同一行为在不同场景下具备不同实现.可以避免多重分支的if...else...和switch语句.

属于行为型模式.

策略模式的应用场景

策略模式在生活场景中应用也非常多.比如:一个人的交税比率与他的工资有关,不同的工资水平对应不同的税率(阶梯个税).再比如我们在互联网移动支付的大背景下,每次下单后付款前,需要选择支付方式.

策略模式可以解决在有多种算法相似的情况下,使用if...else或switch...case所带来的复杂性和臃肿性.在日常业务开发中,策略模式适用于以下场景:

1、针对同一类型问题,有多种处理方式,每一种都能独立解决问题;

2、算法需要自由切换的场景;

3、需要屏蔽算法规则的场景.

首先,我们一起来看一下策略模式的通用UML类图:

策略模式的通用UML类图

在UML类图中,我们可以看到,策略模式主要包含三种角色:

上下文角色(Context):用来操作策略的上下文,屏蔽高层模块(客户端)对策略、算法的直接访问,封装可能存在的变化;

抽象策略角色(Strategy):规定策略或算法的行为;

具体策略角色(ConcreteStrategy):具体的策略或算法实现.

用策略模式实现促销优惠业务场景

现在各大电商平台基本都支持五花多门的优惠活动,比如:优惠券抵扣、返现促销、拼团优惠等.我们是用代码来模拟实现一下:

促销策略抽象接口

优惠券抵扣策略

返现促销策略

拼团优惠策略

无优惠策略

促销活动方案类

测试代码

此时,小伙伴们不难发现,如果将上面这段测试代码放到实际的业务场景其实并不完美.因为我们的活动往往需要根据不同的需求对促销策略进行动态调整,我们的代码需要进行优化,如下:

改造后的测试方法

这样改造之后,虽然满足了业务需求,但是,经过一段时间的业务积累,我们的促销活动会越来越多.于是,我们的程序猿小哥就惨了,每次搞活动前都要通宵改代码,而且要做重复测试,判断逻辑可能也变得越来越复杂.这时候,我们是不需要思考代码是不是应该重构了?回顾我们之前学习的设计模式,应该如何优化这段代码呢?其实,我们可以结合单例模式和工厂模式.

促销策略工厂

测试代码

代码优化之后,是不是我们的程序员小哥的维护工作就轻松了?以后每次搞活动,只要不出现新的促销策略类型,就不用再修改代码啦.

用策略模式实现选择支付方式的业务场景

为了加深对策略模式的理解,我们再来举一个案例.相信小伙伴们都用过支付宝、微信支付、银联支付以及京东白条.一个常见的用用场景就是大家在下单支付时,会提示选择支付方式,如果用户未选,系统会使用默认的支付方式进行结算.来看一下类图,下面我们用策略模式来模拟此业务场景:

选择支付方式UML静态类图

具体代码如下:

payment抽象类,定义支付规范和支付逻辑

具体实现:支付宝支付

具体实现:京东白条

具体实现:银联支付

具体实现:微信支付

支付完成状态,也就是UML图中的PayState类

支付策略管理类

一个简单的订单类

测试代码

返回结果

策略模式和委派模式结合使用

在上面的代码中,我们列举了非常常见的几个业务场景,相信小伙伴们对委派模式和策略模式已经有了非常深刻的理解.now,我们再来回顾一下,DispatcherServlet的委派逻辑,代码如下:

大量if...else判断

上述的代码不优雅啊,首先扩展性不好;其次,在我们实际的项目中,Controller的数量随随便便的都是成百上千,甚至过万.想想要写上万个if...else分支是不是都要脑壳疼.下面我们尝试使用策略模式来优化它:

画风突变问题:idea一页放不下,借用Sublime展示一下...

新代码我们结合了策略模式、工厂模式和单例模式.我们的优化方案不一定是最完美的,本人暂时只做到了这一步.感兴趣的小伙伴们可以继续思考如何让这段代码更加优雅.

策略模式在框架源码中的体现

首先,我们来看JDK中一个比较常见的比较器Comparator接口,里面的compare()方法就是运用了策略模式:

Comparator接口中的compare()方法

Comparator抽象下面有非常多的实现类,我们经常会把Comparator作为参数传入作为排序策略,例如Arrays类的paralleSort方法等:

Arrays类的paralleSort()方法入参有:Comparator

这些都是Comparator在JDK源码中的应用.我们再来看看策略模式在Spring源码中的应用,来看Resource类:

Spring中的Resource类

我们虽然没有直接使用Resource类,但是我们经常使用它的子类,如下:

Resource类的子类

还有一个非常经典的场景,Spring的初始化也采用了策略模式,不同的类型的类采用不同的初始化策略.首先有一个InstantiationStrategy接口,我们来看一下源码:

InstantiationStrategy接口

顶层的策略抽象非常简单,但是它下面有两种策略:SimpleInstantiationStrategy和CglibSubclassingInstantiationStrategy,我们来看一下类图:

InstantiationStrategy与其子类的静态类图

打开类图我们发现CglibSubclassingInstantiationStrategy还继承了SimpleInstantiationStrategy,说明在实际应用中,多种策略之间也可以继承使用.小伙伴们可以作为一个参考,在实际业务场景中根据需求来设计.

策略模式的适用场景

1、假如系统中有很多类,而它们的区别仅仅在于他们的行为不同.

2、一个系统需要动态地在几种算法中选择一种.

3、需要屏蔽算法规则.

策略模式的优点

1、策略模式符合开闭原则.

2、避免使用多重条件转移语句,如:if...else...语句、switch语句.

3、使用策略模式可以提高算法的保密性和安全性.

策略模式的缺点

1、客户端必须知道所有的策略,并且自行决定使用哪一个策略类.

2、代码中会产生非常多策略类,增加维护难度.