Java設計模式中的策略模式如何實現

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1 概述

在平時開發中，往往會遇到這樣一種情況，實現一種功能有很多種算法或者策略，我們可以根據不同的算法或者策略來實現這種功能。比如：想要計算一種計算物流的計算方式，都是計費，不同的快遞有不同的計費方式，像京東快遞、百世快遞、圓通快遞。它們之間計算運費的方式都是不同的。那我們怎么來實現呢？簡單的就是if...else...或者switch...case...。這兩種實現方式被稱之為硬編碼。如果又新增了一種計費方式像韻達快遞，那么就要去修改我們算法的源代碼。這樣會使代碼變的較為臃腫，維護困難。

所以，我們需要想要實現一種方式就是各自有各自的算法，只需要在客戶端選擇哪種方式去調用就好了。

2 策略模式

2.1 組成部分

環境類（Context）：用一個ConcreteStrategy對象來配置。維護一個對Strategy對象的引用。可以定義一個接口來讓Strategy訪問他的數據。

抽象策略類（Strategy）：定義所有支持算法的公共接口。Context使用這個接口來調用某ConcreteStrategy定義的算法。

具體策略類（ConcreteStrategy）：以Strategy接口實現具體的算法。

2.2 代碼示例

以不同快遞公司運費為例：

步驟一：定義一個抽象策略類（計費方式）

public interface CommandStrategy {
    /**
     * 計費方式
     * @param message
     */
    void calMoney(String message);
}

步驟二：定義具體的策略類（不同算法類實現該接口）

public class BaiShiCommand implements CommandStrategy {
    /**
     * 百世快遞計費方式
     * @param message
     */
    @Override
    public void calMoney(String message) {
        System.out.println("百世快遞收費方式："+"起步20，每公斤6元");
    }
}

public class JingDongCommand implements CommandStrategy {
    /**
     * 京東快遞計費方式
     * @param message
     */
    @Override
    public void calMoney(String message) {
        System.out.println("京東快遞收費方式："+"起步30，每公斤5元");
    }
}

public class YuanTongCommand implements CommandStrategy {
    /**
     * 圓通快遞計費方式
     * @param message
     */
    @Override
    public void calMoney(String message) {
        System.out.println("圓通快遞收費方式："+"起步10，每公斤8元");
    }
}

步驟三：定義環境類

public class CommandContext {
    public CommandStrategy getInstance(String commandType) {
        CommandStrategy commandStrategy = null;
        Map<String, String> allClazz = CommandEnum.getAllClazz();
        //拿到對應算法類對應的路徑
        String clazz = allClazz.get(commandType.trim().toLowerCase());
        if (StringUtils.isNotEmpty(clazz)) {
            try {
                try {
                    //創建一個對象實例
                    commandStrategy = (CommandStrategy) Class.forName(clazz).newInstance();//調用無參構造器創建實例
                } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("commandStrategy:"+commandStrategy);
        return commandStrategy;
    }
}

定義一個枚舉類：

public enum CommandEnum {
    JingDong("京東", "com.liubujun.design.command.JingDongCommand"), BaiShi("百世", "com.liubujun.design.command.BaishiCommand"), YuanTong("圓通", "com.liubujun.design.command.YuanTongCommand");
    private String name;
    private String clazz;
    public static Map<String, String> getAllClazz() {
        Map<String, String> map = new HashMap<>(8);
        System.out.println("==================="+Arrays.toString(CommandEnum.values())+"================");
        for (CommandEnum commandEnum : CommandEnum.values()) {
            map.put(commandEnum.getCommand(), commandEnum.getClazz());
        }
        return map;
    }
    public String getCommand() {
        return name;
    }
    CommandEnum(String command, String clazz) {
        this.name = command;
        this.clazz = clazz;
    }
    public void setCommand(String command) {
        this.name = command;
    }
    public String getClazz() {
        return clazz;
    }
    public void setClazz(String clazz) {
        this.clazz = clazz;
    }
}

客戶端：

public class MainStart {
    public static void main(String[] args) {
        String message = "京東";
        CommandContext commandContext = new CommandContext();
        //拿到message對應算法的對象實例
        CommandStrategy commandStrategy = commandContext.getInstance(message);
        commandStrategy.calMoney(message);
    }
}

這樣在客戶端就可以直接調用哪一種快遞的計費方式了

2.3 優缺點

優點：

1) 相關算法系列 Strategy類層次為Context定義了一系列的可供重用的算法或行為。 繼承有助于析取出這些算法中的公共功能。

2) 提供了可以替換繼承關系的辦法： 繼承提供了另一種支持多種算法或行為的方法。你可以直接生成一個Context類的子類，從而給它以不同的行為。但這會將行為硬行編制到 Context中，而將算法的實現與Context的實現混合起來,從而使Context難以理解、難以維護和難以擴展，而且還不能動態地改變算法。最后你得到一堆相關的類 , 它們之間的唯一差別是它們所使用的算法或行為。 將算法封裝在獨立的Strategy類中使得你可以獨立于其Context改變它，使它易于切換、易于理解、易于擴展。

3) 消除了一些if else條件語句 ：Strategy模式提供了用條件語句選擇所需的行為以外的另一種選擇。當不同的行為堆砌在一個類中時 ,很難避免使用條件語句來選擇合適的行為。將行為封裝在一個個獨立的Strategy類中消除了這些條件語句。含有許多條件語句的代碼通常意味著需要使用Strategy模式。

4) 實現的選擇 Strategy模式可以提供相同行為的不同實現。客戶可以根據不同時間 /空間權衡取舍要求從不同策略中進行選擇。

缺點：

1)客戶端必須知道所有的策略類，并自行決定使用哪一個策略類: 本模式有一個潛在的缺點，就是一個客戶要選擇一個合適的Strategy就必須知道這些Strategy到底有何不同。此時可能不得不向客戶暴露具體的實現問題。因此僅當這些不同行為變體與客戶相關的行為時 , 才需要使用Strategy模式。

2 ) Strategy和Context之間的通信開銷 ：無論各個ConcreteStrategy實現的算法是簡單還是復雜, 它們都共享Strategy定義的接口。因此很可能某些 ConcreteStrategy不會都用到所有通過這個接口傳遞給它們的信息；簡單的 ConcreteStrategy可能不使用其中的任何信息！這就意味著有時Context會創建和初始化一些永遠不會用到的參數。如果存在這樣問題 , 那么將需要在Strategy和Context之間更進行緊密的耦合。

3 )策略模式將造成產生很多策略類：可以通過使用享元模式在一定程度上減少對象的數量。 增加了對象的數目 Strategy增加了一個應用中的對象的數目。有時你可以將 Strategy實現為可供各Context共享的無狀態的對象來減少這一開銷。任何其余的狀態都由 Context維護。Context在每一次對Strategy對象的請求中都將這個狀態傳遞過去。共享的 Strategy不應在各次調用之間維護狀態。

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