黄继良

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策略模式 ​

概述 ​

例如，人们去旅游出行模式有很多种，比如：骑自行车、坐汽车、坐火车、坐飞机；

而策略模式就是定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的变化不会影响使用算法的客户。策略模式属于对象行为模式，它可以通过对算法进行封装，把使用算法的责任和算法的实现分割开来，并委派给不同的对象对这些算法进行管理。

结构 ​

策略模式的主要角色如下：

  • 策略模式（Strategy）类：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体策略类所需的接口
  • 具体策略（Concrete Strategy）类：实现了抽象策略定义的接口，提供具体的算法实现或行为
  • 环境（Context）类：持有一个策略类的引用，最终给客户端调用

案例 ​

促销活动

一家百货公司在定年度的促销活动（春节、中秋节、圣诞节）推出不同的促销活动，由促销员将促销活动展示给客户，其UML类图如下：

image-20221009220208496

代码 ​

策略模式（Strategy） ​

java
package com.huangjiliang.design.heima.behavior.strategy;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/10/9
 * @describe 描述
 */
public interface Strategy {

    void show();

}

具体策略（StrategyA、StrategyB、StrategyC） ​

java
package com.huangjiliang.design.heima.behavior.strategy;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/10/9
 * @describe 描述
 */
public class StrategyA implements Strategy{

    @Override
    public void show() {
        System.out.println("买一送一活动！");
    }
}

package com.huangjiliang.design.heima.behavior.strategy;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/10/9
 * @describe 描述
 */
public class StrategyB implements Strategy{

    @Override
    public void show() {
        System.out.println("满200元减50元！");
    }
}

package com.huangjiliang.design.heima.behavior.strategy;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/10/9
 * @describe 描述
 */
public class StrategyC implements Strategy{

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

环境（SalesMan） ​

java
package com.huangjiliang.design.heima.behavior.strategy;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/10/9
 * @describe 描述
 */
public class SalesMan {

    private Strategy strategy;

    public SalesMan(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void salesManShow() {
        strategy.show();
    }
}

客户端（Client） ​

java
package com.huangjiliang.design.heima.behavior.strategy;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/10/9
 * @describe 策略模式客户端演示
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SalesMan salesMan = new SalesMan(new StrategyA());
        salesMan.salesManShow();
    }
}

优缺点 ​

优点 ​

  • 策略模式之间可以自由切换：由于策略类都实现了同一个接口，所以他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（if-else），充分体现面向对象的设计思想

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
  • 策略模式将造成很多策略类，可以通过使用享元模式在到一定程度上减少对象的数量

使用场景 ​

  • 一个系统需要动态的在几种算法中选择一种时，可将每个算法封装到策略类中
  • 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

JDK源码解析 ​

Comparator中的策略模式，在Arrays类中有一个sort()方法，如下：

java
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

java
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.println(Arrays.toString(data)); //[12, 5, 4, 3, 2, 2, 1]
    }
}

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的策略角色。环境角色类（Arrays）应该持有抽象策略的引用来调用。那么Arrays的sort方法到底有没有使用Comparator子实现类中的compare()方法呢？可以查看TimeSort类的sort()方法，其代码如下：

java
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;
    }
}

上面的代码中最终会走到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()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