行为设计模式之Strategy（策略）

行为设计模式之Strategy（策略）

摘要：

策略模式是一种行为设计模式，它定义一系列算法并封装为独立对象，使它们可以相互替换。该模式让算法独立于使用它的客户端而变化，适用于需要动态切换算法、避免大量条件语句、实现算法与使用代码分离的场景。文章通过Java代码示例展示了加减乘三种算法的策略实现，并列举了电商定价、游戏AI、金融投资等典型应用领域。策略模式的核心优势在于提高代码扩展性和维护性，符合开闭原则。

1）意图

定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可以相互替换。此模式使得算法可以独立于使用它们的客户而变化。

2）结构

3）适用性

Strategy 模式适用于：

• 许多相关的类仅仅是行为有异。
• 需要使用一个算法的不同变体。
• 算法使用客户不应该知道的数据。可使用策略模式以避免暴露复杂的、与其算法相关的数据结构。
• 一个类定义了许多种行为

/*** @author psd 行为设计模式之策略设计模式*/
public class StrategyPattern {public static void main(String[] args) {OperationContext context = new OperationContext(new AddStrategy());context.executeStrategy(1, 2);context = new OperationContext(new SubStrategy());context.executeStrategy(1, 2);context = new OperationContext(new MultiplyStrategy());context.executeStrategy(1, 2);}
}/*** 操作上下文*/
class OperationContext {private Strategy strategy;public OperationContext(Strategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void executeStrategy(int a, int b) {strategy.doOperation(a, b);}
}/*** 策略接口*/
interface Strategy {/*** 执行策略* * @param a*            参数a* @param b*            参数b* @return 结果*/public void doOperation(int a, int b);
}class AddStrategy implements Strategy {@Overridepublic void doOperation(int a, int b) {System.out.println("加法：" + (a + b));}
}class SubStrategy implements Strategy {@Overridepublic void doOperation(int a, int b) {System.out.println("减法：" + (a - b));}
}class MultiplyStrategy implements Strategy {@Overridepublic void doOperation(int a, int b) {System.out.println("乘法：" + (a * b));}
}

1、需要在运行时动态选择算法或行为：

当系统需要在多种算法中选择一种执行，且这个选择可能需要在程序运行时（例如根据用户输入、配置、环境条件）动态决定时。

例子：

排序算法： 一个排序工具类，可能根据数据量的大小、是否已部分有序等因素，在运行时选择使用快速排序、归并排序、插入排序等不同的算法。

导航系统： 导航应用允许用户选择最快路线、最短距离、避开收费、避开高速等不同的路线计算策略。

支付系统： 在结账时，用户可以选择不同的支付策略：支付宝、微信支付、信用卡、PayPal。系统根据用户的选择调用对应的支付处理逻辑。

数据压缩/加密： 根据需求选择不同的压缩算法（ZIP, GZIP, RAR）或加密算法（AES, DES, RSA）。

2、存在多种相似算法或行为，仅具体实现不同：

当完成同一项任务存在多种不同的方式（算法），这些方式在概念上做的是同一件事，但实现细节不同时。

例子：

文件解析： 需要解析不同格式的文件（CSV、JSON、XML），每种格式的解析逻辑不同，但最终目标都是将文件内容转换为内部数据结构。

渲染引擎： 一个图形渲染系统，可能需要支持渲染到不同的目标：屏幕、PDF文件、SVG矢量图。每种目标有不同的渲染实现，但渲染的基本流程（如绘制形状、文本）是相似的。

日志记录： 日志可以输出到不同的目的地：控制台、文件、数据库、网络服务。记录日志的核心行为（记录信息）是相同的，但输出的具体方式不同。

折扣计算： 电商系统中计算商品折扣有多种策略：无折扣、固定折扣、百分比折扣、满减、会员折扣等。它们都是计算最终价格，但计算规则各异。

3、需要避免使用大量的条件语句（if-else / switch-case）来选择算法：

当客户端代码中充斥着大量的条件分支来判断应该使用哪种算法时，代码会变得臃肿、难以阅读和维护。添加新的算法或修改现有算法逻辑都需要修改这些条件分支，违反开闭原则。

策略模式的价值： 它将每个算法封装在独立的策略类中。客户端代码不再直接判断和执行算法，而是持有一个策略接口的引用，并通过这个接口调用算法。算法的选择（即具体策略对象的创建和设置）可以集中管理（如使用工厂模式）或由更高层代码（如用户配置）决定，从而消除了客户端代码中的条件分支。

4、算法的实现细节需要与使用它的代码分离：

当算法的具体实现比较复杂、可能经常变化，或者你希望将算法的实现细节对客户端代码隐藏，以降低耦合度时。

策略模式的价值： 客户端代码只依赖于抽象的Strategy接口，完全不知道具体策略类的内部实现。这使得算法实现的修改、优化甚至替换都不会影响到使用算法的客户端代码。

5、需要方便地扩展新的算法：

当系统预期未来需要支持新的算法变体时。

策略模式的价值： 添加一个新的算法（策略）变得非常简单：只需要实现一个新的策略类，符合Strategy接口即可。无需修改现有的策略类或使用算法的上下文类（Context），完美符合开闭原则。

4)常见应用领域举例：

电商/零售系统：

定价策略（成本加成、竞争定价、促销定价）、折扣策略、运费计算策略（按重量、按体积、固定运费、免邮条件）、库存分配策略（FIFO, LIFO）。

游戏开发：

AI行为策略（不同的敌人有不同的攻击或移动策略）、伤害计算策略（物理伤害、魔法伤害、真实伤害）、资源收集策略。

金融系统：

投资组合管理策略（保守型、平衡型、激进型）、风险评估策略、交易执行策略（市价单、限价单、止损单）。

数据处理/分析系统：

数据清洗策略（处理缺失值、异常值）、特征选择策略、模型选择策略（不同机器学习算法）、数据导出格式策略（CSV, Excel, JSON）。

GUI框架/工具包：

布局管理器策略（FlowLayout, BorderLayout, GridLayout）、组件绘制策略（不同主题/Skin）、事件处理策略（不同平台可能有不同实现）。

工具类库：

Java中的Comparator接口是策略模式的经典应用。你可以为不同的排序需求实现不同的Comparator策略对象。ThreadPoolExecutor的拒绝策略（AbortPolicy, CallerRunsPolicy, DiscardPolicy, DiscardOldestPolicy）也是策略模式的应用。

网络通信：

选择不同的网络传输协议策略（TCP, UDP, HTTP）、数据序列化策略（JSON, Protobuf, XML）、负载均衡策略（轮询、随机、最少连接、响应时间）。

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