策略模式：动态切换算法的设计智慧

策略模式：动态切换算法的设计智慧

一、模式核心：定义一系列算法并可相互替换

在软件开发中，常常会遇到需要根据不同情况选择不同算法的场景。例如，在电商系统中，根据不同的促销活动（如满减、折扣、赠品）来计算商品的最终价格。

策略模式（Strategy Pattern） 定义了一系列的算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户端，核心解决：

• 算法切换：在运行时根据不同条件动态选择合适的算法。
• 代码复用：将不同算法封装成独立的策略类，提高代码的复用性。
• 可维护性：算法的修改和扩展不会影响到使用算法的客户端。

核心思想与 UML 类图

策略模式包含策略接口（Strategy）、具体策略类（Concrete Strategy）和上下文类（Context）。上下文类持有一个策略接口的引用，客户端可以在运行时动态设置上下文类所使用的具体策略。

二、核心实现：电商促销策略

1. 定义策略接口（促销策略）

public interface PromotionStrategy {double calculatePrice(double originalPrice); // 计算促销后的价格
}

2. 实现具体策略类

满减策略

public class FullReductionStrategy implements PromotionStrategy {private double fullAmount;private double reductionAmount;public FullReductionStrategy(double fullAmount, double reductionAmount) {this.fullAmount = fullAmount;this.reductionAmount = reductionAmount;}@Overridepublic double calculatePrice(double originalPrice) {if (originalPrice >= fullAmount) {return originalPrice - reductionAmount;}return originalPrice;}
}

折扣策略

public class DiscountStrategy implements PromotionStrategy {private double discountRate;public DiscountStrategy(double discountRate) {this.discountRate = discountRate;}@Overridepublic double calculatePrice(double originalPrice) {return originalPrice * discountRate;}
}

无促销策略

public class NoPromotionStrategy implements PromotionStrategy {@Overridepublic double calculatePrice(double originalPrice) {return originalPrice;}
}

3. 实现上下文类（购物车）

public class ShoppingCart {private PromotionStrategy promotionStrategy;public void setPromotionStrategy(PromotionStrategy promotionStrategy) {this.promotionStrategy = promotionStrategy;}public double checkout(double originalPrice) {if (promotionStrategy == null) {promotionStrategy = new NoPromotionStrategy();}return promotionStrategy.calculatePrice(originalPrice);}
}

4. 客户端使用策略模式

public class ClientDemo {public static void main(String[] args) {ShoppingCart cart = new ShoppingCart();// 无促销活动cart.setPromotionStrategy(new NoPromotionStrategy());double price1 = cart.checkout(100);System.out.println("无促销活动，最终价格：" + price1);// 满 100 减 20cart.setPromotionStrategy(new FullReductionStrategy(100, 20));double price2 = cart.checkout(120);System.out.println("满 100 减 20，最终价格：" + price2);// 打 8 折cart.setPromotionStrategy(new DiscountStrategy(0.8));double price3 = cart.checkout(150);System.out.println("打 8 折，最终价格：" + price3);}
}

输出结果：

无促销活动，最终价格：100.0
满 100 减 20，最终价格：100.0
打 8 折，最终价格：120.0

三、进阶：策略模式与工厂模式结合

在实际应用中，为了更方便地管理和获取策略对象，可以将策略模式与工厂模式结合。

public class PromotionStrategyFactory {public static PromotionStrategy getStrategy(String strategyType) {switch (strategyType) {case "full_reduction":return new FullReductionStrategy(100, 20);case "discount":return new DiscountStrategy(0.8);default:return new NoPromotionStrategy();}}
}public class AdvancedClientDemo {public static void main(String[] args) {ShoppingCart cart = new ShoppingCart();// 使用工厂获取策略cart.setPromotionStrategy(PromotionStrategyFactory.getStrategy("full_reduction"));double price = cart.checkout(120);System.out.println("使用工厂获取策略，最终价格：" + price);}
}

四、框架与源码中的策略模式实践

1. Java 的 Comparator 接口

在 Java 中，Comparator 接口就是策略模式的典型应用。通过实现不同的 Comparator 接口，可以为不同的排序需求提供不同的排序策略。

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;public class ComparatorDemo {public static void main(String[] args) {Integer[] numbers = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5};// 升序排序Arrays.sort(numbers, Comparator.naturalOrder());System.out.println("升序排序：" + Arrays.toString(numbers));// 降序排序Arrays.sort(numbers, Comparator.reverseOrder());System.out.println("降序排序：" + Arrays.toString(numbers));}
}

2. Spring 的 ResourceLoader

Spring 框架中的 ResourceLoader 接口及其实现类也是策略模式的应用。不同的 ResourceLoader 实现类可以根据不同的资源类型（如文件、类路径资源、URL 资源等）提供不同的资源加载策略。

import org.springframework.core.io.Resource;
import org.springframework.core.io.ResourceLoader;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;public class SpringResourceLoaderDemo {public static void main(String[] args) {ResourceLoader resourceLoader = new ClassPathXmlApplicationContext();Resource resource = resourceLoader.getResource("application.properties");System.out.println("资源是否存在：" + resource.exists());}
}

五、避坑指南：正确使用策略模式的 3 个要点

1. 避免策略类过多

当策略类过多时，会导致类的数量急剧增加，增加系统的复杂度。可以考虑将一些相似的策略类进行合并，或者使用策略枚举来简化策略的管理。

2. 策略的选择逻辑

在使用策略模式时，需要考虑如何选择合适的策略。可以将策略的选择逻辑封装在上下文类中，或者使用工厂模式来管理策略的创建和选择。

3. 策略的可维护性

每个策略类都应该保持独立和单一职责，避免在策略类中添加过多的业务逻辑。同时，要为策略类提供清晰的文档和注释，方便后续的维护和扩展。

六、总结：何时该用策略模式？

适用场景	核心特征	典型案例
算法的动态切换	需要根据不同条件在运行时动态选择算法	电商促销、排序算法选择
代码复用和可维护性	多个算法具有相似的接口，需要提高代码的复用性和可维护性	图形绘制算法、加密算法
避免使用大量条件语句	避免在代码中使用大量的 if-else 或 switch 语句	游戏中的角色技能、状态机

策略模式通过将算法封装成独立的策略类，实现了算法的动态切换和代码的复用，是一种非常实用的设计模式。下一篇我们将深入探讨模板方法模式，解析如何定义算法骨架并延迟实现细节，敬请期待！

扩展思考：策略模式 vs 状态模式

类型	核心思想	适用场景
策略模式	定义一系列算法并可相互替换，客户端主动选择策略	算法的动态切换、代码复用
状态模式	对象的行为依赖于其状态，状态的改变会导致行为的改变	对象的行为随状态变化、状态机

理解这种差异，能帮助我们在不同场景下选择更合适的设计模式。