【设计模式】策略模式定义及其实现代码示例

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一、策略模式

1.1 策略模式的定义

策略模式（Strategy Pattern）定义如下：

Define a family of algorithms,encapsulate each one,and make them interchangeable.（定义一组算法，将每个算法都封装起来，并且使它们之间可以互换。）

1.2 策略模式的参与者

策略模式的参与者主要有：

• Context（上下文类）：它持有一个 Strategy 对象，用于调用具体策略的方法。客户端通常只需要与 Context 交互，而不直接接触具体的策略实现。
• Strategy（策略接口）：定义了算法的通用接口，所有具体策略都实现这个接口。
• ConcreteStrategy（具体策略类）：实现 Strategy 接口的具体算法类，不同的策略类提供不同的算法实现。

1.3 策略模式的优点

• 避免使用多重条件判断：策略模式可以取代if-else或switch-case的条件分支。

1.4 策略模式的缺点

• 策略数量可能会增多：如果策略太多，会增加类的数量，维护成本上升。如果 if-else 判断分支不多并且是固定的，那就使用策略模式即可。

1.5 策略模式的使用场景

• 算法/行为自由切换： 比如支付系统中，可以通过策略模式动态选择不同的支付方式（微信支付、支付宝支付、信用卡支付等）。
• 屏蔽算法底层细节：只用知道算法名字即可

二、策略模式简单实现

2.1 案例描述

假设我们有一个系统，它可以根据不同的需求选择不同的排序算法，比如快速排序、冒泡排序、归并排序等。通过策略模式，我们可以将这些不同的算法作为策略类进行实现。

2.2 实现代码

// 策略接口
interface SortStrategy {
    void sort(int[] array);
}

// 具体策略类：快速排序
class QuickSortStrategy implements SortStrategy {
    @Override
    public void sort(int[] array) {
        // 快速排序算法实现
        System.out.println("Using Quick Sort");
        // 排序逻辑
    }
}

// 具体策略类：冒泡排序
class BubbleSortStrategy implements SortStrategy {
    @Override
    public void sort(int[] array) {
        // 冒泡排序算法实现
        System.out.println("Using Bubble Sort");
        // 排序逻辑
    }
}

// 上下文类：负责使用策略
class SortingContext {
    private SortStrategy strategy;
    
    // 设置策略
    public void setStrategy(SortStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
    
    // 执行排序
    public void executeSort(int[] array) {
        strategy.sort(array);
    }
}

// 测试
public class StrategyPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        SortingContext context = new SortingContext();
        
        // 使用快速排序策略
        context.setStrategy(new QuickSortStrategy());
        context.executeSort(new int[]{3, 1, 2});
        
        // 使用冒泡排序策略
        context.setStrategy(new BubbleSortStrategy());
        context.executeSort(new int[]{3, 1, 2});
    }
}

三、策略模式的代码优化

3.1 优化思路

优化思路为使用 @Component 修饰具体策略类，从而让 Spring 提供的 IoC 容器自动添加策略类，从而实现开闭原则。

注意事项，如果你的策略实现类被初始化的时间晚于 onApplicationEvent 方法的调用，可能会导致在注册策略时未能找到这些策略。确保所有策略组件在 onApplicationEvent 被调用之前已经被创建和注册。

3.2 抽象策略接口

AbstractExecuteStrategy 定义了一个策略执行的基本框架，供具体策略类实现。主要方法有：

• mark()：默认返回策略标识的字符串，可以被具体策略类重写以返回唯一标识。
• patternMatchMark()：用于模式匹配的标识，允许根据一定模式选择策略。
• execute(REQUEST requestParam)：执行策略的方法，接受一个请求参数，默认实现为空，具体策略类可以重写。
• executeResp(REQUEST requestParam)：执行策略并返回结果的方法，接受请求参数并返回响应，默认实现返回null，具体策略类可以重写。

/**
 * 策略执行抽象接口
 *
 */
public interface AbstractExecuteStrategy<REQUEST, RESPONSE>  {
    /**
     * 执行策略标识
     * 用于标识具体的执行策略
     *
     */
    default String mark() {
        return null;
    }

    /**
     * 执行策略范匹配标识
     * 用于在多个策略中通过模式匹配选择合适的策略执行
     *
     */
    default String patternMatchMark() {
        return null;
    }

    /**
     * 执行策略
     *
     * @param requestParam 执行策略所需的参数，类型为REQUEST
     */
    default void execute(REQUEST requestParam) {

    }

    /**
     * 执行策略，带有返回值
     *
     * @param requestParam 执行策略所需的参数，类型为REQUEST
     * @return 执行策略后返回值，类型为RESPONSE
     */
    default RESPONSE executeResp(REQUEST requestParam) {
        return null;
    }
}

3.3 上下文

AbstractStrategyChoose 类用于管理和选择具体的策略，并执行对应的策略。主要方法有：

• choose(String mark, Boolean predicateFlag)：如果predicateFlag为true，则进行模式匹配选择策略。如果predicateFlag为false，则直接根据 mark 查询策略。

• chooseAndExecute(String mark, REQUEST requestParam)：

  根据标识选择策略并执行，调用对应的execute方法。

• chooseAndExecute(String mark, REQUEST requestParam, Boolean predicateFlag)：根据标识和模式匹配标识选择策略并执行。

• onApplicationEvent(ApplicationInitializingEvent event)：实现ApplicationListener接口，当Spring应用初始化时，自动注册所有的AbstractExecuteStrategy实现类。

3.4 具体策略实现类

@Component
public class AddStrategy  implements AbstractExecuteStrategy<Integer, Integer> {
    @Override
    public String mark() {
        return "ADD";
    }

    @Override
    public Integer executeResp(Integer requestParam) {
        return requestParam + 10; // 假设每次加10
    }

}

3.5 测试

@SpringBootTest
class StrategyPatternApplicationTests {

    @Autowired
    private AbstractStrategyChoose strategyChoose;

    @Test
    void testAddStrategy() {
        // 测试加法策略
        Integer addResult = strategyChoose.chooseAndExecuteResp("ADD", 20);
        System.out.println("Add Strategy Result: " + addResult); // 期望结果：30
        assertEquals(Integer.valueOf(30), addResult);
    }
}

参考资料

Java设计模式之策略模式(UML类图分析+代码详解)

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