定义: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。
结构
策略模式的主要角色如下:
-
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。
案例实现
【例】促销活动
一家百货公司在定年度的促销活动。针对不同的节日(春节、中秋节、圣诞节)推出不同的促销活动,由促销员将促销活动展示给客户。类图如下:
代码如下:
定义百货公司所有促销活动的共同接口
public interface Strategy {void show();
}
定义具体策略角色(Concrete Strategy):每个节日具体的促销活动
//为春节准备的促销活动A
public class StrategyA implements Strategy {public void show() {System.out.println("买一送一");}
}//为中秋准备的促销活动B
public class StrategyB implements Strategy {public void show() {System.out.println("满200元减50元");}
}//为圣诞准备的促销活动C
public class StrategyC implements Strategy {public void show() {System.out.println("满1000元加一元换购任意200元以下商品");}
}
定义环境角色(Context):用于连接上下文,即把促销活动推销给客户,这里可以理解为销售员
public class SalesMan { //持有抽象策略角色的引用 private Strategy strategy; public SalesMan(Strategy strategy) { this.strategy = strategy; } //向客户展示促销活动 public void salesManShow(){ strategy.show(); }
}
优缺点
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。
-
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。
使用场景
-
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。
源码解析 - Comparator
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。
策略枚举替换大量的if-else语句
若遇到大量流程判断语句,几乎满屏都是if-else语句,其实if-else是一种面向过程的实现。那么,如何避免在面向对象编程里大量使用if-else呢?
网络上有很多解决思路,有工厂模式、策略模式、甚至是规则引擎,但这些使用起来还是过于繁重了。虽说避免出现过多的if-else,但是,却会增加很多额外的类。
假如有这样一个需求,需实现一周七天内分别知道要做事情的备忘功能,这里面就会涉及到一个流程判断,你可能会立马想到用if-else,那么,可能是会这样实现
//if-else形式判断
public String getToDo(String day){if("Monday".equals(day)){ //......省略复杂语句return "今天上英语课";}else if("Tuesday".equals(day)){ //.....省略复杂语句 return "今天上语文课";}else if("Wednesday".equals(day)){ //......省略复杂语句return "今天上数学课";}else if("Thursday".equals(day)){ //......省略复杂语句return "今天上音乐课";}else if("sunday".equals(day)){ //......省略复杂语句return "今天上编程课";}else{//此处省略10086行......}}
这种代码,在业务逻辑里,少量还好,若是几百个判断呢,可能整块业务逻辑里都是满屏if-else,既不优雅也显得很少冗余。
这时,就可以考虑使用策略枚举形式来替换这堆面向过程的if-else实现了。
首先,先定义一个getToDo()调用方法,假如传进的是“星期一”,即参数"Monday"。
//策略枚举判断
public String getToDo(String day){CheckDay checkDay=new CheckDay();return checkDay.day(DayEnum.valueOf(day));
}
在getToDo()方法里,通过DayEnum.valueOf("Monday")可获取到一个DayEnum枚举元素,这里得到的是Monday。
接下来,执行checkDay.day(DayEnum.valueOf("Monday")),会进入到day()方法中,这里,通过dayEnum.toDo()做了一个策略匹配时。注意一点,DayEnum.valueOf("Monday")得到的是枚举中的Monday,这样,实质上就是执行了Monday.toDo(),也就是说,会执行Monday里的toDo()
public class CheckDay {public String day( DayEnum dayEnum) {return dayEnum.toDo();}
}
上面的执行过程为什么会是这样子呢?只有进入到DayEnum枚举当中,才知道是怎么回事了
public enum DayEnum {Monday {@Overridepublic String toDo() { ......省略复杂语句return "今天上英语课";}},Tuesday {@Overridepublic String toDo() { ......省略复杂语句return "今天上语文课";}},Wednesday {@Overridepublic String toDo() { ......省略复杂语句return "今天上数学课";}},Thursday {@Overridepublic String toDo() { ......省略复杂语句return "今天上音乐课";}};//定义了一个实现了toDo()抽象方法public abstract String toDo();
}
在每个枚举元素当中,都重写了该toDo()抽象方法。这样,当传参DayEnum.valueOf("Monday")流转到dayEnum.toDo()时,实质上是去DayEnum枚举里找到对应Monday定义的枚举元素,然后执行其内部重写的toDo()方法。用if-esle形式表示,就类似"Monday".equals(day)匹配为true时,可得到其内部东西。
总结一下,策略枚举就是枚举当中使用了策略模式,所谓的策略模式,即给你一把钥匙,按照某种约定的方式,可以立马被指引找到可以打开的门。例如,我给你的钥匙叫“Monday”,那么,就可以通过约定方式dayEnum.toDo(),立马找到枚举里的Monday大门,然后进到门里,去做想做的事toDo(),其中,每扇门后的房间都有不同的功能,但它们都有一个相同抽象功能——toDo(),即各房间共同地方都是可以用来做一些事情的功能,但具体可以什么事情,就各有不同了。在本文的案例里,每扇大门里的toDo(),根据不同策略模式可得到不同字符串返回,例如,"今天上英语课"、"今天上语文课",等等。
可见,把流程判断抽取到策略枚举当中,还可以把一堆判断解耦出来,避免在业务代码逻辑里呈现一大片密密麻麻冗余的if-else。
这里,会出现一种情况,即,假如有多个重复共同样功能的判断话,例如,在if-else里,是这样
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