C#设计模式--策略模式（Strategy Pattern）

策略模式是一种行为设计模式，它使你能在运行时改变对象的行为。在策略模式定义了一系列算法或策略，并将每个算法封装在独立的类中，使得它们可以互相替换。通过使用策略模式，可以在运行时根据需要选择不同的算法，而不需要修改客户端代码。

主要解决的问题

解决在多种相似算法存在时，使用条件语句（如if…else）导致的复杂性和难以维护的问题。

1. 定义策略接口

public interface IStrategy
{void Execute();
}

2. 实现具体策略

public class ConcreteStrategyA : IStrategy
{public void Execute(){Console.WriteLine("Executing strategy A");}
}public class ConcreteStrategyB : IStrategy
{public void Execute(){Console.WriteLine("Executing strategy B");}
}

3. 上下文类

public class Context
{private IStrategy _strategy;public Context(IStrategy strategy){_strategy = strategy;}public void SetStrategy(IStrategy strategy){_strategy = strategy;}public void ExecuteStrategy(){_strategy.Execute();}
}

类图

用途

策略模式主要用于以下场景：
• 算法变化：当一个类的行为或其算法需要在运行时动态改变时。
• 多个算法变体：当有多个算法变体，并且需要在运行时选择其中一个时。
• 解耦：将算法的定义与使用算法的客户端解耦。

优点

1. 灵活性：可以在运行时动态切换算法。
2. 扩展性：增加新的策略非常容易，只需实现策略接口即可。
3. 解耦：策略类和上下文类之间松耦合，符合开闭原则。

缺点

1. 客户端复杂度：客户端必须了解所有策略类的区别，以便选择合适的策略。
2. 增加对象数量：每个策略都是一个类，可能会导致类的数量增加。

实际开发中的应用举例

示例1：订单处理系统中的促销策略

假设一个订单处理系统，需要根据不同的促销策略,比如：没折扣、打折扣。也可以用是会员积分兑换，来计算订单的最终价格。

1. 定义促销策略接口

public interface IPromotionStrategy
{decimal ApplyPromotion(decimal originalPrice);
}

2. 实现具体的促销策略

public class NoDiscountStrategy : IPromotionStrategy
{public decimal ApplyPromotion(decimal originalPrice){return originalPrice; // 没有折扣}
}public class PercentageDiscountStrategy : IPromotionStrategy
{private readonly decimal _discountPercentage;public PercentageDiscountStrategy(decimal discountPercentage){_discountPercentage = discountPercentage;}public decimal ApplyPromotion(decimal originalPrice){return originalPrice * (1 - _discountPercentage / 100);//折扣}
}public class FixedAmountDiscountStrategy : IPromotionStrategy
{private readonly decimal _discountAmount;public FixedAmountDiscountStrategy(decimal discountAmount){_discountAmount = discountAmount;}public decimal ApplyPromotion(decimal originalPrice){return originalPrice - _discountAmount;}
}

3. 上下文类

public class Order
{private IPromotionStrategy _promotionStrategy;private decimal _originalPrice;public Order(decimal originalPrice, IPromotionStrategy promotionStrategy){_originalPrice = originalPrice;_promotionStrategy = promotionStrategy;}public void SetPromotionStrategy(IPromotionStrategy promotionStrategy){_promotionStrategy = promotionStrategy;}public decimal CalculateFinalPrice(){return _promotionStrategy.ApplyPromotion(_originalPrice);}
}

4. 使用示例

class Program
{static void Main(string[] args){// 创建订单，初始价格为100元，没有折扣var order = new Order(100, new NoDiscountStrategy());Console.WriteLine($"Original price: {order.CalculateFinalPrice()}");// 应用百分比折扣策略，折扣10%order.SetPromotionStrategy(new PercentageDiscountStrategy(10));Console.WriteLine($"Price after 10% discount: {order.CalculateFinalPrice()}");// 应用固定金额折扣策略，折扣20元order.SetPromotionStrategy(new FixedAmountDiscountStrategy(20));Console.WriteLine($"Price after fixed 20 discount: {order.CalculateFinalPrice()}");}
}

类图：

解释

1. 定义促销策略接口：IPromotionStrategy 接口定义了一个 ApplyPromotion 方法，用于计算应用促销后的价格。
2. 实现具体的促销策略：
   • NoDiscountStrategy：不应用任何折扣。
   • PercentageDiscountStrategy：应用百分比折扣。
   • FixedAmountDiscountStrategy：应用固定金额折扣。
3. 上下文类：Order 类包含一个促销策略，并提供方法来设置促销策略和计算最终价格。
4. 使用示例：创建一个订单，初始价格为100元，然后依次应用不同的促销策略，输出最终价格。

示例2：物流管理系统中的运输策略

假设一个物流管理系统，需要根据不同的运输方式（如快递、货运、空运等）来计算运费。也可以使用策略模式来实现这一点。

1. 定义运输策略接口

public interface ITransportStrategy
{decimal CalculateShippingCost(decimal weight, decimal distance);
}

2. 实现具体的运输策略

public class ExpressShippingStrategy : ITransportStrategy
{public decimal CalculateShippingCost(decimal weight, decimal distance){// 快递费用计算公式：重量 * 距离 * 0.5return weight * distance * 0.5m;}
}public class FreightShippingStrategy : ITransportStrategy
{public decimal CalculateShippingCost(decimal weight, decimal distance){// 货运费用计算公式：重量 * 距离 * 0.3return weight * distance * 0.3m;}
}public class AirShippingStrategy : ITransportStrategy
{public decimal CalculateShippingCost(decimal weight, decimal distance){// 空运费用计算公式：重量 * 距离 * 1.0return weight * distance * 1.0m;}
}

3. 上下文类

public class Shipment
{private ITransportStrategy _transportStrategy;private decimal _weight;private decimal _distance;public Shipment(decimal weight, decimal distance, ITransportStrategy transportStrategy){_weight = weight;_distance = distance;_transportStrategy = transportStrategy;}public void SetTransportStrategy(ITransportStrategy transportStrategy){_transportStrategy = transportStrategy;}public decimal CalculateTotalCost(){return _transportStrategy.CalculateShippingCost(_weight, _distance);}
}

4. 使用示例

class Program
{static void Main(string[] args){// 创建一个货物，重量为100公斤，距离为500公里，使用快递运输var shipment = new Shipment(100, 500, new ExpressShippingStrategy());Console.WriteLine($"Express Shipping Cost: {shipment.CalculateTotalCost()}");// 更改为货运运输shipment.SetTransportStrategy(new FreightShippingStrategy());Console.WriteLine($"Freight Shipping Cost: {shipment.CalculateTotalCost()}");// 更改为空运运输shipment.SetTransportStrategy(new AirShippingStrategy());Console.WriteLine($"Air Shipping Cost: {shipment.CalculateTotalCost()}");}
}

类图：

解释

1. 定义运输策略接口：ITransportStrategy 接口定义了一个 CalculateShippingCost 方法，用于计算运输费用。
2. 实现具体的运输策略：
   • ExpressShippingStrategy：快递运输费用计算。
   • FreightShippingStrategy：货运运输费用计算。
   • AirShippingStrategy：空运运输费用计算。
3. 上下文类：Shipment 类包含一个运输策略，并提供方法来设置运输策略和计算总费用。
4. 使用示例：创建一个货物，初始运输方式为快递，然后依次更改为货运和空运，输出每种运输方式的费用。

优点

1. 灵活性：可以在运行时动态切换促销策略。
2. 扩展性：增加新的促销策略非常容易，只需实现 IPromotionStrategy 接口即可。
3. 解耦：订单类和促销策略类之间松耦合，符合开闭原则。

缺点

1. 客户端复杂度：客户端必须了解所有促销策略的区别，以便选择合适的策略。
2. 增加对象数量：每个促销策略都是一个类，可能会导致类的数量增加。