妙解设计模式之策略模式

策略模式的概念

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一系列算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可以相互替换。这种模式使得算法可以独立于使用它的客户端而变化。

策略模式的关键点

1. 策略接口（Strategy）：定义所有策略（算法）共有的方法。
2. 具体策略类（ConcreteStrategy）：实现策略接口的具体算法。
3. 上下文类（Context）：持有一个策略对象，并在需要时调用这个策略的方法。

策略模式的优点

1. 易于扩展：增加新算法时，只需添加新的具体策略类，不需要修改现有的代码。
2. 避免使用多重条件语句：通过使用策略模式，可以避免大量的 if-else 或 switch 语句，使代码更加简洁和清晰。
3. 提高代码的灵活性和可维护性：可以动态地改变算法，而不需要修改客户端代码。

策略模式的缺点

1. 增加类的数量：每个具体策略都是一个单独的类，会导致类的数量增多，增加代码的复杂性。
2. 所有策略类都需要暴露：策略类需要对外公开，以便可以被选择和使用。

生活中的例子

策略模式是一种设计模式，它允许你定义一系列算法（或者叫方法），然后在运行时选择其中一个来使用。就像你有一个装满不同类型武器的工具箱，每次打怪兽的时候，你可以选择最合适的武器来使用。

编程中的例子

策略接口

// 定义策略接口
public interface AttackStrategy {void attack();
}

这个接口定义了一个 attack 方法，所有的具体策略类都需要实现这个方法。

具体策略类

// 使用剑攻击
public class SwordAttack implements AttackStrategy {@Overridepublic void attack() {System.out.println("使用剑攻击怪兽！");}
}// 使用弓箭攻击
public class BowAndArrowAttack implements AttackStrategy {@Overridepublic void attack() {System.out.println("使用弓箭攻击怪兽！");}
}// 使用魔法攻击
public class MagicAttack implements AttackStrategy {@Overridepublic void attack() {System.out.println("使用魔法攻击怪兽！");}
}

这些类实现了 AttackStrategy 接口，并提供了具体的攻击方法。

上下文类

// 上下文类
public class MonsterHunter {private AttackStrategy strategy;// 设置策略public void setStrategy(AttackStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}// 执行攻击public void attackMonster() {strategy.attack();}
}

上下文类 MonsterHunter 持有一个 AttackStrategy 对象，并在 attackMonster 方法中调用策略对象的 attack 方法。

使用策略模式

public class Main {public static void main(String[] args) {MonsterHunter hunter = new MonsterHunter();// 使用剑攻击hunter.setStrategy(new SwordAttack());hunter.attackMonster();// 使用弓箭攻击hunter.setStrategy(new BowAndArrowAttack());hunter.attackMonster();// 使用魔法攻击hunter.setStrategy(new MagicAttack());hunter.attackMonster();}
}

在这个例子中，我们创建了一个 MonsterHunter 对象，并通过 setStrategy 方法动态设置不同的攻击策略。每次设置策略后，我们调用 attackMonster 方法来执行相应的攻击。

软件工程中的实际应用

数据排序

在应用程序中，你可能需要对数据进行排序，但不同情况下的排序规则可能不同。例如，有时候需要按名字排序，有时候需要按年龄排序。这时，可以使用策略模式定义不同的排序算法，并根据需要选择合适的算法。

// 定义排序策略接口
public interface SortStrategy {void sort(int[] numbers);
}// 具体策略类：冒泡排序
public class BubbleSort implements SortStrategy {@Overridepublic void sort(int[] numbers) {// 实现冒泡排序算法}
}// 具体策略类：快速排序
public class QuickSort implements SortStrategy {@Overridepublic void sort(int[] numbers) {// 实现快速排序算法}
}// 上下文类
public class Sorter {private SortStrategy strategy;public void setStrategy(SortStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void sort(int[] numbers) {strategy.sort(numbers);}
}// 使用策略模式进行排序
public class Main {public static void main(String[] args) {int[] numbers = {5, 2, 9, 1, 5, 6};Sorter sorter = new Sorter();sorter.setStrategy(new BubbleSort());sorter.sort(numbers);sorter.setStrategy(new QuickSort());sorter.sort(numbers);}
}

文件压缩

在文件压缩工具中，可能支持多种压缩算法，比如 ZIP、RAR、TAR 等。可以使用策略模式来选择不同的压缩算法

// 定义压缩策略接口
public interface CompressionStrategy {void compress(String filePath);
}// 具体策略类：ZIP压缩
public class ZipCompression implements CompressionStrategy {@Overridepublic void compress(String filePath) {// 实现ZIP压缩算法}
}// 具体策略类：RAR压缩
public class RarCompression implements CompressionStrategy {@Overridepublic void compress(String filePath) {// 实现RAR压缩算法}
}// 上下文类
public class Compressor {private CompressionStrategy strategy;public void setStrategy(CompressionStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void compress(String filePath) {strategy.compress(filePath);}
}// 使用策略模式进行文件压缩
public class Main {public static void main(String[] args) {Compressor compressor = new Compressor();compressor.setStrategy(new ZipCompression());compressor.compress("example.txt");compressor.setStrategy(new RarCompression());compressor.compress("example.txt");}
}

支付方式

在电商网站中，用户可能使用不同的支付方式，例如信用卡支付、PayPal 支付、银行转账等。可以使用策略模式来实现不同的支付方式。

// 定义支付策略接口
public interface PaymentStrategy {void pay(double amount);
}// 具体策略类：信用卡支付
public class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {@Overridepublic void pay(double amount) {// 实现信用卡支付}
}// 具体策略类：PayPal支付
public class PayPalPayment implements PaymentStrategy {@Overridepublic void pay(double amount) {// 实现PayPal支付}
}// 上下文类
public class PaymentProcessor {private PaymentStrategy strategy;public void setStrategy(PaymentStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void processPayment(double amount) {strategy.pay(amount);}
}// 使用策略模式进行支付
public class Main {public static void main(String[] args) {PaymentProcessor processor = new PaymentProcessor();processor.setStrategy(new CreditCardPayment());processor.processPayment(100.0);processor.setStrategy(new PayPalPayment());processor.processPayment(100.0);}
}

图形绘制

在图形应用程序中，可能需要使用不同的绘制算法，比如绘制线条、绘制矩形、绘制圆形等。可以使用策略模式来封装不同的绘制算法。

// 定义绘制策略接口
public interface DrawStrategy {void draw();
}// 具体策略类：绘制线条
public class DrawLine implements DrawStrategy {@Overridepublic void draw() {// 实现绘制线条的算法}
}// 具体策略类：绘制矩形
public class DrawRectangle implements DrawStrategy {@Overridepublic void draw() {// 实现绘制矩形的算法}
}// 具体策略类：绘制圆形
public class DrawCircle implements DrawStrategy {@Overridepublic void draw() {// 实现绘制圆形的算法}
}// 上下文类
public class GraphicEditor {private DrawStrategy strategy;public void setStrategy(DrawStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void draw() {strategy.draw();}
}// 使用策略模式进行绘图
public class Main {public static void main(String[] args) {GraphicEditor editor = new GraphicEditor();editor.setStrategy(new DrawLine());editor.draw();editor.setStrategy(new DrawRectangle());editor.draw();editor.setStrategy(new DrawCircle());editor.draw();}
}