設計模式(十八)----行爲型模式之策略模式

1、概述

先看下面的圖片,我們去旅遊選擇出行模式有很多種,可以騎自行車、可以坐汽車、可以坐火車、可以坐飛機。

作爲一個程序猿,開發需要選擇一款開發工具,當然可以進行代碼開發的工具有很多,可以選擇Idea進行開發,也可以使用eclipse進行開發,也可以使用其他的一些開發工具。

定義:

該模式定義了一系列算法,並將每個算法封裝起來,使它們可以相互替換,且算法的變化不會影響使用算法的客戶。策略模式屬於對象行爲模式,它通過對算法進行封裝,把使用算法的責任和算法的實現分割開來,並委派給不同的對象對這些算法進行管理。

2、結構

策略模式的主要角色如下:

  • 抽象策略(Strategy)類:這是一個抽象角色,通常由一個接口或抽象類實現。此角色給出所有的具體策略類所需的接口。

  • 具體策略(Concrete Strategy)類:實現了抽象策略定義的接口,提供具體的算法實現或行爲。

  • 環境(Context)類:持有一個策略類的引用,最終給客戶端調用。

3、案例實現

【例】促銷活動

一家百貨公司在定年度的促銷活動。針對不同的節日(春節、中秋節、聖誕節)推出不同的促銷活動,由促銷員將促銷活動展示給客戶。類圖如下:

代碼如下:

定義百貨公司所有促銷活動的共同接口

public interface Strategy {
    void show();
}

定義具體策略角色(Concrete Strategy):每個節日具體的促銷活動

//爲春節準備的促銷活動A
public class StrategyA implements Strategy {
​
    public void show() {
        System.out.println("買一送一");
    }
}
​
//爲中秋準備的促銷活動B
public class StrategyB implements Strategy {
​
    public void show() {
        System.out.println("滿200元減50元");
    }
}
​
//爲聖誕準備的促銷活動C
public class StrategyC implements Strategy {
​
    public void show() {
        System.out.println("滿1000元加一元換購任意200元以下商品");
    }
}

定義環境角色(Context):用於連接上下文,即把促銷活動推銷給客戶,這裏可以理解爲銷售員

public class SalesMan {
​
    //聚合策略類對象
    private Strategy strategy;
​
    public SalesMan(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
​
    public Strategy getStrategy() {
        return strategy;
    }
​
    public void setStrategy(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
​
    //由促銷員展示促銷活動給用戶
    public void salesManShow() {
        strategy.show();
    }
}

測試類

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //春節來了,使用春節促銷活動
        SalesMan salesMan = new SalesMan(new StrategyA());
        //展示促銷活動
        salesMan.salesManShow();
​
        System.out.println("==============");
        //中秋節到了,使用中秋節的促銷活動
        salesMan.setStrategy(new StrategyB());
        //展示促銷活動
        salesMan.salesManShow();
​
        System.out.println("==============");
        //聖誕節到了,使用聖誕節的促銷活動
        salesMan.setStrategy(new StrategyC());
        //展示促銷活動
        salesMan.salesManShow();
    }
}

4、優缺點

1,優點:

  • 策略類之間可以自由切換

    由於策略類都實現同一個接口,所以使它們之間可以自由切換。

  • 易於擴展

    增加一個新的策略只需要添加一個具體的策略類即可,基本不需要改變原有的代碼,符合“開閉原則“

  • 避免使用多重條件選擇語句(if else),充分體現面向對象設計思想。

2,缺點:

  • 客戶端必須知道所有的策略類,並自行決定使用哪一個策略類。

  • 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。

5、使用場景

  • 一個系統需要動態地在幾種算法中選擇一種時,可將每個算法封裝到策略類中。

  • 一個類定義了多種行爲,並且這些行爲在這個類的操作中以多個條件語句的形式出現,可將每個條件分支移入它們各自的策略類中以代替這些條件語句。

  • 系統中各算法彼此完全獨立,且要求對客戶隱藏具體算法的實現細節時。

  • 系統要求使用算法的客戶不應該知道其操作的數據時,可使用策略模式來隱藏與算法相關的數據結構。

  • 多個類只區別在表現行爲不同,可以使用策略模式,在運行時動態選擇具體要執行的行爲。

6、JDK源碼解析

Comparator 中的策略模式。在Arrays類中有一個 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);
            else
                TimSort.sort(a, 0, a.length, c, null, 0, 0);
        }
    }
}

Arrays就是一個環境角色類,這個sort方法可以傳一個新策略讓Arrays根據這個策略來進行排序。就比如下面的測試類。

public class demo {
    public static void main(String[] args) {
​
        Integer[] data = {12, 2, 3, 2, 4, 5, 1};
        // 實現降序排序
        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]
    }
}

這裏我們在調用Arrays的sort方法時,第二個參數傳遞的是Comparator接口的子實現類對象。所以Comparator充當的是抽象策略角色,而具體的子實現類充當的是具體策略角色。這裏傳遞了一個匿名內部類形式的子實現類。環境角色類(Arrays)應該持有抽象策略的引用來調用。那麼,Arrays類的sort方法到底有沒有使用Comparator子實現類中的 compare() 方法嗎?讓我們繼續查看TimSort類的 sort() 方法,代碼如下:

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 merges
        if (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 descending
        if (c.compare(a[runHi++], a[lo]) < 0) { // Descending
            while (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) < 0)
                runHi++;
            reverseRange(a, lo, runHi);
        } else {                              // Ascending
            while (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) >= 0)
                runHi++;
        }
​
        return runHi - lo;
    }
}

上面的代碼中最終會跑到 countRunAndMakeAscending() 這個方法中。我們可以看見,只用了compare方法,所以在調用Arrays.sort方法只傳具體compare重寫方法的類對象就行,這也是Comparator接口中必須要子類實現的一個方法。

 

 

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