设计模式_行为型模式 -《策略模式》

笔记整理自黑马程序员Java设计模式详解， 23种Java设计模式（图解+框架源码分析+实战）

概述

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。

作为一个程序猿，开发需要选择一款开发工具，当然可以进行代码开发的工具有很多，可以选择 idea 进行开发，也可以使用 eclipse 进行开发，也可以使用其他的一些开发工具。

定义

该模式定义了一系列算法，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 (Strategy Pattern) 的主要角色如下：

抽象策略（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、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。类图如下：

代码如下：

定义百货公司所有促销活动的共同接口

// 抽象策略类
public interface Strategy {
    void show();
}

定义具体策略角色（Concrete Strategy）：每个节日具体的促销活动

// 具体策略类-为春节准备的促销活动A
public class StrategyA implements Strategy {

    public void show() {
        System.out.println("买一送一");
    }
}

// 具体策略类-为中秋节准备的促销活动B
public class StrategyB implements Strategy {

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

// 具体策略类-为圣诞节准备的促销活动C
public class StrategyC implements Strategy {

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

定义环境角色（Context）：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

// 环境类-销售员
public class SalesMan {
    
    // 聚合策略类 持有抽象策略角色的引用                              
    private Strategy strategy;                 
                                               
    public SalesMan(Strategy strategy) {       
        this.strategy = strategy;              
    }                                          
                      
    // 向客户展示促销活动                                
    public void salesManShow(){                
        strategy.show();                       
    }                                          
}

测试类

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

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

优缺点

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（if else），充分体现面向对象设计思想。

缺点

所有策略类都需要对外暴露，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，可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。

使用场景

一个系统需要动态地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。

JDK源码解析-Comparator

Comparator 中的策略模式。在Arrays类中有一个 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.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 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跑到 countRunAndMakeAscending() 这个方法中。我们可以看见，这个方法中调用了 c.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。这就是策略模式的体现。