16行为型设计模式——策略模式

news2024/11/16 9:31:53

一、策略模式简介

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一系列的算法，将每一个算法封装起来，并使它们可以相互替换。具体的算法选择交由客户端决定，即不同的算法可以在运行时动态地（平滑地）进行替换和管理。

策略：根据形势发展而制定的行动方针和斗争方法；泛指善于灵活运用适当 '眼下情况下的' 斗争方式和方法。

策略模式的结构图

策略模式的组成 

  1. 上下文（Context）：持有一个策略的引用，并且可以在运行时更换策略。
  2. 策略接口（Strategy）：定义了一个公共的接口，所有的具体策略都实现这个接口。
  3. 具体策略（ConcreteStrategy）：实现了策略接口的具体算法。

二、策略模式的设计方法

使用策略模式设计《36计》的23种计策，每一种计策设计成一个单独的类，模拟每一个策略的行为（字符描述）。

 strategy.cpp

#include <iostream>
#include <memory>
#include <map>
#include <string>

// 策略接口
class Strategy {
public:
    virtual ~Strategy() = default;
    virtual void execute() const = 0;
};

// 具体策略
class Strategy1 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "掩盖真实意图，混淆敌人视线，以达到自己的目的。" << std::endl;
    }
};

class Strategy2 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "利用第三方的力量或资源来打击目标。" << std::endl;
    }
};

class Strategy3 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "让敌人疲惫，自己则采取相对轻松的状态来应对。" << std::endl;
    }
};

class Strategy4 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "在敌人危机时刻，乘机夺取利益。" << std::endl;
    }
};

class Strategy5 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "制造假象，引诱敌人到错误的方向上。" << std::endl;
    }
};

class Strategy6 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "制造虚假信息或虚构情况，迷惑敌人。" << std::endl;
    }
};

class Strategy7 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "秘密行动，绕过敌人的防线。" << std::endl;
    }
};

class Strategy8 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "表面友善，实则暗中图谋。" << std::endl;
    }
};

class Strategy9 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "顺势而为，趁机获得附带利益。" << std::endl;
    }
};

class Strategy10 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "通过小动作试探敌人反应，暴露敌人的真实意图。" << std::endl;
    }
};

class Strategy11 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "引开敌人，使其离开本来的位置或目标。" << std::endl;
    }
};

class Strategy12 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "暂时放松对目标的控制，诱使其主动暴露。" << std::endl;
    }
};

class Strategy13 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "用小的代价吸引敌人，为获取更大利益做铺垫。" << std::endl;
    }
};

class Strategy14 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "根据实际情况灵活应对，采取适当的行动。" << std::endl;
    }
};

class Strategy15 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "全面考虑局势，制定整体计划。" << std::endl;
    }
};

class Strategy16 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "客人反过来成为主人，掌握主动权。" << std::endl;
    }
};

class Strategy17 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "虚晃一招，使敌人判断错误，然后在另一方发起攻击。" << std::endl;
    }
};

class Strategy18 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "直接攻击敌人的首领，瓦解其指挥系统。" << std::endl;
    }
};

class Strategy19 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "以替代品欺骗敌人，保全自身利益。" << std::endl;
    }
};

class Strategy20 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "在安全距离观察敌人行动，吃瓜群众。" << std::endl;
    }
};

class Strategy21 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "通过攻击敌人的其他重要目标，迫使敌人撤退。" << std::endl;
    }
};

class Strategy22 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "在无胜算的情况下，选择撤退以保存实力。" << std::endl;
    }
};

class Strategy23 : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "抓住敌人的致命弱点，进行精准打击。" << std::endl;
    }
};

// 上下文
class Context {
public:
    Context(std::unique_ptr<Strategy> strategy) : strategy(std::move(strategy)) {}

    void setStrategy(std::unique_ptr<Strategy> newStrategy) {
        strategy = std::move(newStrategy);
    }

    void executeStrategy() const {
        strategy->execute();
    }

private:
    std::unique_ptr<Strategy> strategy;
};

// 策略工厂
class StrategyFactory {
public:
    using StrategyCreator = std::unique_ptr<Strategy>(*)();

    static StrategyFactory& getInstance() {
        static StrategyFactory instance;
        return instance;
    }

    void registerStrategy(const std::string& name, StrategyCreator creator) {
        creators[name] = creator;
    }

    std::unique_ptr<Strategy> createStrategy(const std::string& name) const {
        auto it = creators.find(name);
        if (it != creators.end()) {
            return it->second();
        }
        return nullptr;
    }

private:
    std::map<std::string, StrategyCreator> creators;
};

// 注册策略
#define REGISTER_STRATEGY(name, strategyClass) \
namespace { \
    const bool registered_##strategyClass = \
        (StrategyFactory::getInstance().registerStrategy(name, []() -> std::unique_ptr<Strategy> { \
            return std::make_unique<strategyClass>(); \
        }), true); \
}

// 注册所有策略
REGISTER_STRATEGY("瞒天过海", Strategy1)
REGISTER_STRATEGY("借刀杀人", Strategy2)
REGISTER_STRATEGY("以逸待劳", Strategy3)
REGISTER_STRATEGY("趁火打劫", Strategy4)
REGISTER_STRATEGY("声东击西", Strategy5)
REGISTER_STRATEGY("无中生有", Strategy6)
REGISTER_STRATEGY("暗渡陈仓", Strategy7)
REGISTER_STRATEGY("笑里藏刀", Strategy8)
REGISTER_STRATEGY("顺手牵羊", Strategy9)
REGISTER_STRATEGY("打草惊蛇", Strategy10)
REGISTER_STRATEGY("调虎离山", Strategy11)
REGISTER_STRATEGY("欲擒故纵", Strategy12)
REGISTER_STRATEGY("抛砖引玉", Strategy13)
REGISTER_STRATEGY("见机行事", Strategy14)
REGISTER_STRATEGY("统筹全局", Strategy15)
REGISTER_STRATEGY("反客为主", Strategy16)
REGISTER_STRATEGY("声东击西", Strategy17)
REGISTER_STRATEGY("擒贼擒王", Strategy18)
REGISTER_STRATEGY("李代桃僵", Strategy19)
REGISTER_STRATEGY("隔岸观火", Strategy20)
REGISTER_STRATEGY("围魏救赵", Strategy21)
REGISTER_STRATEGY("三十六计，走为上策", Strategy22)
REGISTER_STRATEGY("打蛇打七寸", Strategy23)
// 注册更多策略...

// 客户端
int main() {
    // 客户选择策略
    std::string strategyName;
    std::cout << "请选择您的策略（方案）: ";
    std::cin >> strategyName;

    // 从工厂创建策略
    auto strategy = StrategyFactory::getInstance().createStrategy(strategyName);
    if (strategy) {
        Context context(std::move(strategy));
        context.executeStrategy();
    } else {
        std::cout << "您的36计不存在策略--->"<< strategyName << " ,请纠正或补充哦! " << std::endl;
    }

    return 0;
}

运行效果

三、策略模式的应用场景

1. 需要在运行时选择算法或策略

当你的应用程序需要根据不同的条件选择不同的算法或策略时，策略模式可以帮助你将这些算法封装到独立的策略类中，从而在运行时动态地选择和切换策略。例如：

  • 排序算法选择：在一个排序工具中，你可能需要根据数据的大小或性质选择不同的排序算法（如快速排序、归并排序、插入排序等）。
  • 支付处理：一个电商系统可能需要支持多种支付方式（如信用卡、PayPal、银行转账等），用户可以选择不同的支付策略进行支付。

2. 系统中有多个类似的变体

当系统中存在多个类似的变体，且这些变体的行为仅在某些方面有所不同时，策略模式可以帮助你将这些变体的具体实现分离到不同的策略类中。例如：

  • 游戏角色行为：在游戏中，角色可能有不同的攻击策略（如近战攻击、远程攻击、魔法攻击等），这些策略可以作为独立的策略类来实现。
  • 图形渲染：在图形渲染系统中，可以使用不同的渲染策略（如2D渲染、3D渲染、光线追踪等）来处理不同的渲染需求。

3. 需要避免条件语句

当你发现自己在一个类中使用大量的条件语句（如 if-else 或 switch 语句）来选择不同的行为时，策略模式可以帮助你简化代码，将这些条件语句移到策略类中。例如：

  • 文本格式化：一个文档处理程序可能需要根据不同的格式要求（如 Markdown、HTML等）格式化文本。可以使用策略模式来替代复杂的条件判断。
  • 数据压缩：在一个数据处理系统中，根据不同的压缩要求（如 ZIP、RAR、GZIP 等）进行数据压缩时，策略模式可以帮助减少条件语句的使用。

4. 需要动态改变行为

当一个对象的行为在运行时可能会发生变化时，策略模式可以帮助你在对象的生命周期内动态改变其行为。例如：

  • 工作流引擎：在一个工作流系统中，工作流的处理方式可能会随着状态的变化而变化。可以使用策略模式来处理不同的工作流阶段。
  • 文本校验：在用户输入验证的系统中，可以根据不同的输入类型或验证规则（如电子邮件验证、电话号码验证、用户名验证等）动态选择不同的校验策略。

5. 需要增强可维护性和扩展性

当系统需要经常添加新的策略或修改现有策略时，策略模式提供了一种优雅的方式来增强系统的可维护性和扩展性。例如：

  • 插件系统：在一个插件系统中，可以使用策略模式来管理不同的插件功能，每个插件都可以作为一个策略来实现。
  • 报表生成：在报表生成系统中，可以使用策略模式来支持不同类型的报表格式（如 PDF、Excel、CSV 等），便于未来添加新的报表格式。

四、总结

        策略模式中，每一种算法都被单独的封装成一个策略，客户端通过上下文（Context）平滑地切换不同的算法类。简单来说策略模式就好比向客户提供多种可选方案，让客户自主选择需要执行哪种方案（具体算法类）；他的优点也是其缺点，如果客户想根据自身的实际情况选择哪种方案，就必须了解提供的所有可选方案（算法类）的区别。意味着客户需具有统筹全局和精湛专业的能力，以便适时选择恰当的方案（算法类）。

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