策略模式|策略模式 - 行为型策略模式-行为型

【策略模式|策略模式 - 行为型】一、策略模式的定义
定义一族算法类，将每个算法分别封装起来，让它们可以互相替换。策略模式可以使算法的变化独立于使用它们的客户端（这里的客户端代指使用算法的代码）。
说明：工厂模式是解耦对象的创建和使用；观察者模式是解耦观察者和被观察者。策略模式跟两者类似，解耦的是策略的定义、创建、使用这三部分。
二、策略模式的实现
1.策略的定义
策略类的定义比较简单，包含一个策略接口和一组实现这个接口的策略类。因为所有的策略类都实现相同的接口，所以，客户端代码基于接口而非实现编程，可以灵活地替换不同的策略。

public interface Strategy { void algorithmInterface(); }public class ConcreteStrategyA implements Strategy { @Override public voidalgorithmInterface() { //具体的算法... } }public class ConcreteStrategyB implements Strategy { @Override public voidalgorithmInterface() { //具体的算法... } }

2.策略的创建
为了封装创建逻辑，需要对客户端代码屏蔽创建细节，可以把根据 type 创建策略的逻辑抽离出来，放到工厂类中。

public class StrategyFactory { private static final Map strategies = new HashMap<>(); static { strategies.put("A", new ConcreteStrategyA()); strategies.put("B", new ConcreteStrategyB()); }public static Strategy getStrategy(String type) { if (type == null || type.isEmpty()) { throw new IllegalArgumentException("type should not be empty."); } return strategies.get(type); } }

3.策略的使用
略模式包含一组可选策略，客户端代码一般如何确定使用哪个策略呢？最常见的是运行时动态确定使用哪种策略，这也是策略模式最典型的应用场景。运行时动态”指的是事先并不知道会使用哪个策略，而是在程序运行期间，根据配置、用户输入、计算结果等这些不确定因素，动态决定使用哪种策略。

// 策略接口：EvictionStrategy // 策略类：LruEvictionStrategy、FifoEvictionStrategy、LfuEvictionStrategy... // 策略工厂：EvictionStrategyFactorypublic class UserCache { private Map cacheData = https://www.it610.com/article/new HashMap<>(); private EvictionStrategy eviction; public UserCache(EvictionStrategy eviction) { this.eviction = eviction; }//... }// 运行时动态确定，根据配置文件的配置决定使用哪种策略 public class Application { public static void main(String[] args) throws Exception { EvictionStrategy evictionStrategy = null; Properties props = new Properties(); props.load(new FileInputStream("./config.properties")); String type = props.getProperty("eviction_type"); evictionStrategy = EvictionStrategyFactory.getEvictionStrategy(type); UserCache userCache = new UserCache(evictionStrategy); //... } }// 非运行时动态确定，在代码中指定使用哪种策略 public class Application { public static void main(String[] args) { //... EvictionStrategy evictionStrategy = new LruEvictionStrategy(); UserCache userCache = new UserCache(evictionStrategy); //... } }

如何利用策略模式避免分支判断？
移除分支判断逻辑的模式不仅仅有策略模式，后面的状态模式也可以。对于使用哪种模式，具体还要看应用场景来定。策略模式适用于根据不同类型的动态，决定使用哪种策略这样一种应用场景。

public class OrderService { public double discount(Order order) { double discount = 0.0; OrderType type = order.getType(); if (type.equals(OrderType.NORMAL)) { // 普通订单 //...省略折扣计算算法代码 } else if (type.equals(OrderType.GROUPON)) { // 团购订单 //...省略折扣计算算法代码 } else if (type.equals(OrderType.PROMOTION)) { // 促销订单 //...省略折扣计算算法代码 } return discount; } }

如何来移除掉分支判断逻辑呢?

// 策略的定义 public interface DiscountStrategy { double calDiscount(Order order); } // 省略NormalDiscountStrategy、GrouponDiscountStrategy、PromotionDiscountStrategy类代码...// 策略的创建 public class DiscountStrategyFactory { private static final Map strategies = new HashMap<>(); static { strategies.put(OrderType.NORMAL, new NormalDiscountStrategy()); strategies.put(OrderType.GROUPON, new GrouponDiscountStrategy()); strategies.put(OrderType.PROMOTION, new PromotionDiscountStrategy()); }public static DiscountStrategy getDiscountStrategy(OrderType type) { return strategies.get(type); } }// 策略的使用 public class OrderService { public double discount(Order order) { OrderType type = order.getType(); DiscountStrategy discountStrategy = DiscountStrategyFactory.getDiscountStrategy(type); return discountStrategy.calDiscount(order); } }

重构之后的代码就没有了 if-else 分支判断语句了。实际上，这得益于策略工厂类。在工厂类中，我们用 Map 来缓存策略，根据 type 直接从 Map 中获取对应的策略，从而避免 if-else 分支判断逻辑。等后面讲到使用状态模式来避免分支判断逻辑的时候，你会发现，它们使用的是同样的套路。本质上都是借助“查表法”，根据 type 查表（代码中的 strategies 就是表）替代根据 type 分支判断。
三、策略模式的应用场景
假设有这样一个需求，实现对一个文件进行排序的功能。文件中只包含整型数，并且相邻的数字通过逗号来区隔。如何来实现呢？
1.第一版

public class Sorter { private static final long GB = 1000 * 1000 * 1000; public void sortFile(String filePath) { // 省略校验逻辑 File file = new File(filePath); long fileSize = file.length(); if (fileSize < 6 * GB) { // [0, 6GB) quickSort(filePath); } else if (fileSize < 10 * GB) { // [6GB, 10GB) externalSort(filePath); } else if (fileSize < 100 * GB) { // [10GB, 100GB) concurrentExternalSort(filePath); } else { // [100GB, ~) mapreduceSort(filePath); } }private void quickSort(String filePath) { // 快速排序 }private void externalSort(String filePath) { // 外部排序 }private void concurrentExternalSort(String filePath) { // 多线程外部排序 }private void mapreduceSort(String filePath) { // 利用MapReduce多机排序 } }public class SortingTool { public static void main(String[] args) { Sorter sorter = new Sorter(); sorter.sortFile(args[0]); } }

问题1：一个类的代码太多也会影响到可读性、可维护性。每种排序算法的实现逻辑都比较复杂，代码行数都比较多。所有排序算法的代码实现都堆在 Sorter 一个类中，这就会导致这个类的代码很多。
问题2：代码的可复用性。所有的排序算法都设计成 Sorter 的私有函数。
2.第二版
将 Sorter 类中的某些代码拆分出来，独立成职责更加单一的小类。实际上，拆分是应对类或者函数代码过多、应对代码复杂性的一个常用手段。

public interface ISortAlg { void sort(String filePath); }public class QuickSort implements ISortAlg { @Override public void sort(String filePath) { //... } }public class ExternalSort implements ISortAlg { @Override public void sort(String filePath) { //... } }public class ConcurrentExternalSort implements ISortAlg { @Override public void sort(String filePath) { //... } }public class MapReduceSort implements ISortAlg { @Override public void sort(String filePath) { //... } }public class Sorter { private static final long GB = 1000 * 1000 * 1000; public void sortFile(String filePath) { // 省略校验逻辑 File file = new File(filePath); long fileSize = file.length(); ISortAlg sortAlg; if (fileSize < 6 * GB) { // [0, 6GB) sortAlg = new QuickSort(); } else if (fileSize < 10 * GB) { // [6GB, 10GB) sortAlg = new ExternalSort(); } else if (fileSize < 100 * GB) { // [10GB, 100GB) sortAlg = new ConcurrentExternalSort(); } else { // [100GB, ~) sortAlg = new MapReduceSort(); } sortAlg.sort(filePath); } }

3.第三版
每种排序类都是无状态的，没必要在每次使用的时候，都重新创建一个新的对象。因此，可以使用工厂模式对对象的创建进行封装。

public class SortAlgFactory { private static final Map algs = new HashMap<>(); static { algs.put("QuickSort", new QuickSort()); algs.put("ExternalSort", new ExternalSort()); algs.put("ConcurrentExternalSort", new ConcurrentExternalSort()); algs.put("MapReduceSort", new MapReduceSort()); }public static ISortAlg getSortAlg(String type) { if (type == null || type.isEmpty()) { throw new IllegalArgumentException("type should not be empty."); } return algs.get(type); } }public class Sorter { private static final long GB = 1000 * 1000 * 1000; public void sortFile(String filePath) { // 省略校验逻辑 File file = new File(filePath); long fileSize = file.length(); ISortAlg sortAlg; if (fileSize < 6 * GB) { // [0, 6GB) sortAlg = SortAlgFactory.getSortAlg("QuickSort"); } else if (fileSize < 10 * GB) { // [6GB, 10GB) sortAlg = SortAlgFactory.getSortAlg("ExternalSort"); } else if (fileSize < 100 * GB) { // [10GB, 100GB) sortAlg = SortAlgFactory.getSortAlg("ConcurrentExternalSort"); } else { // [100GB, ~) sortAlg = SortAlgFactory.getSortAlg("MapReduceSort"); } sortAlg.sort(filePath); } }

4.第四版
对于 Java 语言来说，可以通过反射来避免对策略工厂类的修改。
做法：我们通过自定义的 annotation 来标注都有哪些策略类；策略工厂类读取配置文件或者搜索被 annotation 标注的策略类；最后通过反射动态地加载这些策略类、创建策略对象。

// sort注解 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target({ElementType.TYPE, ElementType.MOTHED}) public @interface SortAnnotation {}public interface ISortAlg { void sort(String filePath); }@SortAnnotation public class QuickSort implements ISortAlg { @Override public void sort(String filePath) { //... } }// 扫描指定package下的class 注册sortClass public class SortManager{Map sortMaps = new HashMap<>(); public void register(Class sortClass){ if(sortClass.getAnnotation() instanceof SortAnnotation){ sortMaps.put(sortClass.getName(), sortClass); } } }// 利用反射实例化sort类 public class Sorter{public ISort getSort(){}}

四、策略模式的总结
策略模式用来解耦策略的定义、创建、使用。
1.策略类的定义比较简单，包含一个策略接口和一组实现这个接口的策略类；
3.策略的创建由工厂类来完成，封装策略创建的细节；
2.策略模式包含一组策略可选，客户端代码如何选择使用哪个策略，有两种确定方法：编译时静态确定和运行时动态确定。其中，“运行时动态确定”才是策略模式最典型的应用场景。