9.策略模式：思考与解读

原文地址:策略模式：思考与解读  更多内容请关注：7.深入思考与解读设计模式

引言

你是否曾遇到过这样的情况：在一个系统中，有许多算法或策略，每种策略的实现逻辑相似，但在某些情况下需要进行替换和扩展？当你面对这些问题时，是否想过，能否在不修改代码的情况下轻松地切换不同的策略或算法？

如果这些问题引起了你的思考，那你可能需要了解一种叫做“策略模式”的设计模式。策略模式究竟是什么？它如何能帮助我们解决上述问题？它适用于哪些场景？我们将通过一系列问题来引导你一步步探讨这一模式。

什么是策略模式？

首先，让我们从一个简单的问题开始。

问题1：当你有多个算法或者策略时，通常如何选择其中一个？

假设你正在编写一个程序，涉及到不同的支付方式，比如支付宝、微信支付和银行卡支付。每种支付方式都需要不同的算法来完成支付。那么，如何选择并应用其中的一种支付方式呢？

问题2：你是否曾经将不同的算法直接写在一个类中，导致类的逻辑过于复杂？

想象一下，如果你将所有支付方式的逻辑都放在一个类里，会发生什么？这个类会变得非常庞大和难以维护。如果你需要增加新的支付方式，你还需要修改这个类，是不是很不方便？

问题3：如果有一种方法可以将不同的支付方式（算法）封装在独立的类中，并且能够动态地在运行时进行切换，你会觉得这种方法如何？

是否想过，将支付方式封装在不同的类中，并且在程序运行时根据用户的选择动态切换支付方式，是否可以避免上述问题？

答案就是策略模式。策略模式允许你将不同的算法或策略封装成独立的类，这样客户端代码只需要选择和应用合适的策略，而不需要关心算法的具体实现。

策略模式的核心构成

策略模式通常由以下几个关键部分组成。那么，如何才能理解它们呢？我们来逐一思考。

问题4：在策略模式中，谁来决定使用哪种策略？

在一个系统中，是否需要有一个“控制者”来管理和切换不同的策略？这个控制者的角色是什么？它应该如何与策略进行交互？

在策略模式中，上下文类（Context） 扮演了这个“控制者”的角色。它持有一个策略接口的引用，并负责在运行时根据需要切换具体的策略。

问题5：如果不同的策略类实现了相同的接口，能否让这些策略类的使用变得更加一致和灵活？

策略接口（Strategy） 是策略模式的关键部分。它定义了所有具体策略类需要实现的方法。这样，所有的具体策略类（如支付方式）都可以通过这个统一的接口进行访问。你能否想象到，当策略类实现了相同的接口时，它们可以被统一地调用，而无需关心它们的具体实现？

问题6：如何实现不同策略类的具体逻辑？

每个具体的策略类将如何实现策略接口，并在特定的场景下提供不同的算法？如果我们将算法封装在独立的类中，是否能够提高代码的可维护性？你能举一个例子，说明一个具体的策略类如何实现不同的算法吗？

示例：

我们来思考一个支付系统的例子。你是否觉得，我们可以将每种支付方式（例如支付宝、微信支付、银行卡支付）作为具体的策略类，它们都实现一个统一的支付接口？

问题7：那么，客户端如何与策略模式进行交互？

假设我们已经创建了多个策略类（不同的支付方式），但客户端如何选择并使用这些策略类呢？客户端需要做什么才能改变策略呢？

问题8：如果用户希望在运行时切换策略，如何做到这一点？

策略模式的一个关键特点是能够在运行时动态选择不同的策略。你认为，如何实现策略的动态切换？我们是否需要提供一个方法来让客户端更新或更改当前的策略？这样，用户就能根据实际情况选择合适的支付方式。

策略模式的优点和缺点

策略模式具有很多的优点，但它是否适用于所有场景呢？

问题9：策略模式带来的最大好处是什么？它能解决哪些问题？

通过将不同的算法封装成独立的策略类，策略模式能帮助我们避免复杂的条件语句。这是否意味着我们的代码更加清晰和易于维护？

问题10：使用策略模式时，可能会面临哪些挑战？

每种策略都需要一个独立的类，这是否会导致类的数量增加？这样做是否会增加代码的复杂度？策略模式是否适用于所有情况，还是在某些情况下可能导致不必要的复杂性？

策略模式的实际应用

那么，策略模式在现实生活中有哪些实际应用呢？我们来思考一些问题：

问题11：你能想到哪些场景，策略模式能够发挥作用？

比如支付系统，还是其他场景，如排序算法、日志输出策略、数据库查询策略等。你能举出一些实际的例子来说明，策略模式如何在这些场景中提高灵活性和可扩展性？

问题12：如何将策略模式与其他设计模式结合使用？

策略模式与其他设计模式（如工厂模式、观察者模式等）是否能够结合使用？你能想到它们之间的协同作用吗？

接下来，我们将通过具体的代码示例来加深理解策略模式。

策略模式深入解读

一、引言

策略模式（Strategy Pattern）是一种非常有用的设计模式，它让我们可以通过选择不同的策略（或算法）来改变某个类的行为，而不需要修改类的代码。为了更好地理解这一概念，我们将一步步地深入解读策略模式的含义和实际应用。

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二、简单理解：什么是策略模式？

1. 什么是策略模式？

策略模式是一个行为型设计模式，它让我们能够在运行时选择并切换不同的“策略”来解决问题。策略指的是算法或行为。当我们有多个算法可以选择时，策略模式帮助我们将这些算法封装起来，并且在不改变客户端代码的前提下，切换不同的算法。

简单来说，策略模式就是一种允许你在不同的情况下选择和切换“方法”的方式。

举个简单的例子：想象一下，你在一个商店购买商品，支付方式有多种选择：支付宝、微信支付、银行卡支付等。每种支付方式都可以看作是一种策略，你可以根据实际情况选择一种支付方式。

2. 策略模式的主要组成

策略模式的设计涉及三个主要部分：

• 上下文（Context）：它是使用策略的环境。它持有一个策略对象，并在需要时调用它。

• 策略接口（Strategy）：这是一个定义了算法的接口，所有具体策略都需要实现这个接口。

• 具体策略（Concrete Strategy）：这些是实现策略接口的具体算法类。

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三、用自己的话解释：如何理解策略模式？

1. 类比实际生活中的场景

想象你是一位司机，要选择不同的交通工具去不同的地方：

• 如果去的地方近，你可能选择走路；

• 如果地方远，你可能选择开车；

• 如果天气不好，你可能选择打车。

在这个场景中，“走路”、“开车”、“打车”就是三种策略，而你根据具体情况（距离、天气等）选择其中一种策略。每次选择的策略会影响你的出行方式，而你不需要改变你作为司机的角色。

2. 为什么要使用策略模式？

如果你直接在代码里使用大量的 if-else 或 switch 来判断该使用哪种算法或方法，那样的代码会变得复杂且难以维护。当你需要新增一种算法时，你需要修改已有的代码，这违背了“开闭原则”（对扩展开放，对修改封闭）。策略模式则通过将不同的算法封装成独立的策略类，避免了修改现有代码，只需要增加新的策略类即可。

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四、深入理解：策略模式的实现

接下来，我们将通过具体的代码示例来加深理解。

示例：计算不同商品的折扣

假设我们有一个电商系统，需要根据不同的促销策略计算商品的价格。例如：

• 满200元打9折

• 满100元打8折

• 满50元减20元

我们可以用策略模式来实现不同的折扣策略。

1. 策略接口：定义算法

# 策略接口：定义折扣计算的接口
class DiscountStrategy:def apply_discount(self, price):pass

2. 具体策略：实现不同的折扣计算方式

# 满200元打9折
class DiscountFor200Strategy(DiscountStrategy):def apply_discount(self, price):if price >= 200:return price * 0.9return price# 满100元打8折
class DiscountFor100Strategy(DiscountStrategy):def apply_discount(self, price):if price >= 100:return price * 0.8return price# 满50元减20元
class DiscountFor50Strategy(DiscountStrategy):def apply_discount(self, price):if price >= 50:return price - 20return price

3. 上下文类：购物车（选择策略）

# 上下文：购物车类，使用策略计算折扣后价格
class ShoppingCart:def __init__(self, strategy: DiscountStrategy):self.strategy = strategydef set_strategy(self, strategy: DiscountStrategy):self.strategy = strategydef calculate_price(self, price):return self.strategy.apply_discount(price)

4. 使用策略

# 创建购物车实例，设置不同的折扣策略
cart = ShoppingCart(DiscountFor200Strategy())
print(cart.calculate_price(250))  # 输出：225.0（200元以上打9折）cart.set_strategy(DiscountFor100Strategy())
print(cart.calculate_price(150))  # 输出：120.0（100元以上打8折）cart.set_strategy(DiscountFor50Strategy())
print(cart.calculate_price(80))   # 输出：60.0（50元以上减20元）

代码解析：

1. DiscountStrategy：这是一个策略接口，所有具体的策略类都需要实现 apply_discount 方法。

2. 具体策略类：DiscountFor200Strategy、DiscountFor100Strategy 和 DiscountFor50Strategy 是三种不同的折扣策略，它们实现了 apply_discount 方法，分别根据价格进行不同的折扣计算。

3. ShoppingCart 类：这是上下文类，它接受一个策略对象，并使用该策略来计算商品价格。通过 set_strategy 方法，可以随时更换策略。

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五、解释给别人：如何讲解策略模式？

1. 用简单的语言解释

策略模式让你能够根据不同的需求选择不同的“方法”。比如，你要计算商品价格的折扣，根据不同的条件（如价格大小），你可以选择不同的折扣策略。这些折扣策略像是各种“方法”，而你通过策略模式，能够在不修改代码的前提下，灵活地更换策略。

2. 为什么要使用策略模式？

使用策略模式可以避免代码中出现大量的 if-else 或 switch 语句。当你需要添加一种新的策略时，只需要创建一个新的策略类，且不需要修改已有代码。这不仅使代码更简洁，还能提高可扩展性和维护性。

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六、总结

通过一系列问题的探讨，我们逐步揭示了策略模式的核心概念和实现方式。策略模式不仅能帮助我们解决不同算法的选择问题，还能提高系统的灵活性和可维护性。然而，它也有一定的缺点，比如类数量的增加和复杂性的提升。

我们可以得出以下结论：

• 策略模式 是一种允许我们在运行时灵活选择不同算法的设计模式；

• 它通过定义策略接口、具体策略和上下文类，将算法封装起来，避免修改现有代码；

• 策略模式的主要优势是 扩展性 和 灵活性，它避免了使用大量的条件判断语句，让代码更易于维护。

策略模式的优点：

• 开闭原则：可以在不修改现有代码的情况下扩展新的策略。

• 灵活性：运行时可以根据需要选择合适的策略。

• 简化代码：避免了大量的条件判断，使得代码更加清晰。

策略模式的缺点：

• 类的数量增加：每种策略都需要创建一个策略类，可能会导致类数量增多。