第十四章行为性模式—策略模式

行为型模式用于描述程序在运行时复杂的流程控制，即描述多个类或对象之间怎样相互协作共同完成单个对象无法单独完成的任务，它涉及算法与对象间职责的分配。行为型模式分为类行为模式和对象行为模式：

• 类行为模式：采用继承机制来在类间分派行为

• 对象行为模式：采用组合或聚合在对象间分配行为

由于组合关系或聚合关系比继承关系耦合度低，满足“合成复用原则”，所以对象行为模式比类行为模式具有更大的灵活性。

行为型模式分为：

• 模板方法模式
• 策略模式
• 命令模式
• 职责链模式
• 状态模式
• 观察者模式
• 中介者模式
• 迭代器模式
• 访问者模式
• 备忘录模式
• 解释器模式

以上 11 种行为型模式，除了模板方法模式和解释器模式是类行为型模式，其他的全部属于对象行为型模式。

命令模式

策略模式：该模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的变化不会影响使用算法的客户。策略模式属于对象行为模式，它通过对算法进行封装，把使用算法的责任和算法的实现分割开来，并委派给不同的对象对这些算法进行管理。

解决的问题

• 我们去旅游选择出行模式有很多种，可以骑自行车、可以坐汽车、可以坐火车、可以坐飞机。
• 作为一个程序猿，开发需要选择一款开发工具，当然可以进行代码开发的工具有很多，可以选择Idea进行开发，也可以使用eclipse进行开发，也可以使用其他的一些开发工具。

结构

• 抽象策略（Strategy）类：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体策略类所需的接口。
• 具体策略（Concrete Strategy）类：实现了抽象策略定义的接口，提供具体的算法实现或行为。
• 环境（Context）类：持有一个策略类的引用，最终给客户端调用。

实例

小明休假准备出去玩。针对出行有着不同的出行方式

抽象策略类：小明选择的出行方式的抽象接口

public interface Strategy {void show();
}

具体策略角色：每个目的地对应的出行方式。

public class StrategyBike implements Strategy{@Overridepublic void show() {System.out.println("使用自行车出行");}
}
public class StrategyCar implements Strategy{@Overridepublic void show() {System.out.println("使用汽车出行");}
}
public class StrategyTrain implements Strategy{@Overridepublic void show() {System.out.println("使用火车出行");}
}

环境角色：用于连接上下文，即把不同交通工具提供给客户，这里可以理解为哈罗这种供应商。

@Data
public class Context {// 聚合策略类对象private Strategy strategy;public Context(Strategy strategy) {this.strategy = strategy;}// 由供应商提供交通工具给用户public void contextShow() {strategy.show();}
}

测试类——用户

public class Client {public static void main(String[] args) {//使用自行车进行出行Context context = new Context(new StrategyBike());context.contextShow();System.out.println("=====================");context.setStrategy(new StrategyCar());context.contextShow();System.out.println("=====================");context.setStrategy(new StrategyTrain());context.contextShow();}
}

存在的问题

优点：

• 策略类之间可以自由切换：由于策略类都实现同一个接口，所以使它们之间可以自由切换。

• 易于扩展：增加一个新的策略只需要添加一个具体的策略类即可，基本不需要改变原有的代码，符合“开闭原则“

• 避免使用多重条件选择语句（if else），充分体现面向对象设计思想。

缺点：

• 客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略类。——因为策略的改变必须由Client完成
• 策略模式将造成产生很多策略类，可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。

适用场景

• 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种时，可将每个算法封装到策略类中。
• 一个类定义了多种行为，并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现，可将每个条件分支移入它们各自的策略类中以代替这些条件语句。
• 系统中各算法彼此完全独立，且要求对客户隐藏具体算法的实现细节时。
• 系统要求使用算法的客户不应该知道其操作的数据时，可使用策略模式来隐藏与算法相关的数据结构。
• 多个类只区别在表现行为不同，可以使用策略模式，在运行时动态选择具体要执行的行为。

JDK源码解析

Comparator 中的策略模式。在Arrays类中有一个 sort() 方法，如下：

public class Arrays{public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {if (c == null) {sort(a);} else {if (LegacyMergeSort.userRequested)legacyMergeSort(a, c);elseTimSort.sort(a, 0, a.length, c, null, 0, 0);}}
}

Arrays就是一个环境角色类，这个sort方法可以传一个新策略让Arrays根据这个策略来进行排序。就比如下面的测试类。

public class demo {public static void main(String[] args) {Integer[] data = {12, 2, 3, 2, 4, 5, 1};// 实现降序排序Arrays.sort(data, new Comparator<Integer>() {public int compare(Integer o1, Integer o2) {return o2 - o1;}});System.out.println(Arrays.toString(data)); //[12, 5, 4, 3, 2, 2, 1]}
}

这里我们在调用Arrays的sort方法时，第二个参数传递的是Comparator接口的子实现类对象。所以Comparator充当的是抽象策略角色，而具体的子实现类充当的是具体策略角色。环境角色类（Arrays）应该持有抽象策略的引用来调用。那么，Arrays类的sort方法到底有没有使用Comparator子实现类中的 compare() 方法吗？让我们继续查看TimSort类的 sort() 方法，代码如下：

class TimSort<T> {static <T> void sort(T[] a, int lo, int hi, Comparator<? super T> c,T[] work, int workBase, int workLen) {assert c != null && a != null && lo >= 0 && lo <= hi && hi <= a.length;int nRemaining  = hi - lo;if (nRemaining < 2)return;  // Arrays of size 0 and 1 are always sorted// If array is small, do a "mini-TimSort" with no mergesif (nRemaining < MIN_MERGE) {int initRunLen = countRunAndMakeAscending(a, lo, hi, c);binarySort(a, lo, hi, lo + initRunLen, c);return;}...}   private static <T> int countRunAndMakeAscending(T[] a, int lo, int hi,Comparator<? super T> c) {assert lo < hi;int runHi = lo + 1;if (runHi == hi)return 1;// Find end of run, and reverse range if descendingif (c.compare(a[runHi++], a[lo]) < 0) { // Descendingwhile (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) < 0)runHi++;reverseRange(a, lo, runHi);} else {                              // Ascendingwhile (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) >= 0)runHi++;}return runHi - lo;}
}

上面的代码中最终会跑到 countRunAndMakeAscending() 这个方法中。我们可以看见，只用了compare方法，所以在调用Arrays.sort方法只传具体compare重写方法的类对象就行，这也是Comparator接口中必须要子类实现的一个方法。