Java 设计模式——策略模式

Java 设计模式——策略模式

目录

• 1.概述
• 2.结构
• 3.案例实现
• • 3.1.抽象策略
  • 3.2.具体策略
  • 3.3.环境类
• 4.优缺点
• 5.使用场景
• 6.JDK 源码解析——Comparator

1.概述

（1）先看下面的图片，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。

（2）策略模式 (Strategy Pattern) 是一种行为设计模式，它允许在运行时根据不同的情况或需求选择不同的算法或行为。策略模式提供了一种将算法独立于使用它的客户端的方法。在策略模式中，将特定的算法封装到一个独立的类中，这些类实现了一个共同的接口或基类。这样依赖可以根据需要动态地选择使用哪个算法，而不是将算法直接硬编码到客户端代码中。

2.结构

策略模式的主要角色如下：

• 抽象策略 (Strategy)：定义了策略类的公共接口或抽象类，用于封装具体的算法。
• 具体策略 (Concrete Strategy)：实现了抽象策略定义的接口或抽象类，定义了具体的算法实现。
• 环境 (Context) 类：维护一个对策略对象的引用，提供一个方法供客户端调用，该方法根据需要调用相应的策略对象的算法。

3.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、中秋节等）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：

具体实现代码如下：

3.1.抽象策略

Strategy.java，定义百货公司所有促销活动的共同接口

public interface Strategy {void show();
}

3.2.具体策略

每个节日具体的促销活动：
StrategyA.java

//具体策略类
public class StrategyA implements Strategy{@Overridepublic void show() {System.out.println("买一送一");}
}

StrategyB.java

public class StrategyB implements Strategy{@Overridepublic void show() {System.out.println("满 200 元减 50 元");}
}

StrategyC.java

public class StrategyC implements Strategy{@Overridepublic void show() {System.out.println("满 1000 元加一元换购任意 200 元以下商品");}
}

3.3.环境类

SalesMan.java，定义环境角色，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 {//聚合策略类对象private Strategy strategy;public SalesMan(Strategy strategy){this.strategy = strategy;}//向客户展示促销活动public void salesManShow(){strategy.show();}public void setStrategy(Strategy strategy) {this.strategy = strategy;}
}

Client.java

public class Client {public static void main(String[] args) {//春节来了，使用春节促销活动SalesMan salesMan = new SalesMan(new StrategyA());//展示促销活动salesMan.salesManShow();System.out.println("==============");//中秋节到了，使用中秋节的促销活动salesMan.setStrategy(new StrategyB());//展示促销活动salesMan.salesManShow();System.out.println("==============");//圣诞节到了，使用圣诞节的促销活动salesMan.setStrategy(new StrategyC());//展示促销活动salesMan.salesManShow();}
}

输出结果如下所示：

买一送一
==============
满 200 元减 50 元
==============
满 1000 元加一元换购任意 200 元以下商品

4.优缺点

（1）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，充分体现面向对象设计思想。

（2）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，可能会增加系统的复杂度，可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。

5.使用场景

• 当一个系统中存在多种算法或策略，并且需要在运行时动态地选择其中一种算法来完成任务时，策略模式可以很好地解决这个问题。例如，一个网站的登录方式有多种（账号密码登录、微信扫码登录等），此时可以根据用户的登录方式来进行认证。
• 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。

6.JDK 源码解析——Comparator

（1）Comparator 中就使用到了策略模式。在 Arrays 类中有一个 sort() 方法，其代码如下：

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);}}//...
}

（2）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.String(data)); // [12, 5, 4, 3, 2, 2, 1]}
}

（3）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 (cpare(a[runHi++], a[lo]) < 0) { // Descendingwhile (runHi < hi && cpare(a[runHi], a[runHi - 1]) < 0)runHi++;reverseRange(a, lo, runHi);} else { // Ascendingwhile (runHi < hi && cpare(a[runHi], a[runHi - 1]) >= 0)runHi++;}return runHi - lo;}
}

上面的代码中最终会进入到 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。