策略模式:告別if else
閱讀完本篇文章你將了解到什么是策略模式，策略模式的優(yōu)缺點(diǎn)，以及策略模式在源碼中的應(yīng)用。
策略模式引入
在軟件開(kāi)發(fā)中，我們常常會(huì)遇到這樣的情況，實(shí)現(xiàn)某一個(gè)功能有多條途徑，每一條途徑對(duì)應(yīng)一種算法，此時(shí)我們可以使用一種設(shè)計(jì)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活地選擇解決途徑，也能夠方便地增加新的解決途徑。
譬如商場(chǎng)購(gòu)物場(chǎng)景中，有些商品按原價(jià)賣(mài)，商場(chǎng)可能為了促銷(xiāo)而推出優(yōu)惠活動(dòng)，有些商品打九折，有些打八折，有些則是返現(xiàn)10元等。而優(yōu)惠活動(dòng)并不影響結(jié)算之外的其他過(guò)程，只是在結(jié)算的時(shí)候需要根據(jù)優(yōu)惠方案結(jié)算。
再比如不同的人出去旅游出行的交通方式也不同，經(jīng)濟(jì)條件好的會(huì)選擇高鐵飛機(jī)，而普通人可能會(huì)選擇綠皮火車(chē)。
富豪老王打算去西藏旅游，老王定了豪華酒店，并且定了機(jī)票當(dāng)天直達(dá)。而普通人老張也要去西藏旅游，他打算選擇乘坐高鐵出行。而學(xué)生黨的我小汪肯定會(huì)選擇綠皮火車(chē)，主要是為了看路邊的風(fēng)景，而不是因?yàn)楦F。
下面我們用代碼來(lái)描述一下上訴場(chǎng)景：
public class Travel {
private String vehicle;//出行方式
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public Travel(String name) {
this.name = name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setVehicle(String vehicle) {
this.vehicle = vehicle;
}
public String getVehicle() {
return vehicle;
}
public void TravelTool(){
if(name.equals("小汪")){
setVehicle("綠皮火車(chē)");
}else if(name.equals("老張")){
setVehicle("高鐵");
}else if(name.equals("老王")){
setVehicle("飛機(jī)");
}
System.out.println(name+"選擇坐"+getVehicle()+"去西藏旅游");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Travel travel1 = new Travel("小汪");
Travel travel2 = new Travel("老王");
Travel travel3 = new Travel("老張");
travel1.TravelTool();
travel2.TravelTool();
travel3.TravelTool();
}
}
小汪選擇坐綠皮火車(chē)去西藏旅游
老王選擇坐飛機(jī)去西藏旅游
老張選擇坐高鐵去西藏旅游
以上代碼雖然完成了我們的需求，但是存在以下問(wèn)題：
Travel類(lèi)的TravelTool方法非常龐大，它包含各種人的旅行實(shí)現(xiàn)代碼，在代碼中出現(xiàn)了較長(zhǎng)的 if…else… 語(yǔ)句，假如日后小汪發(fā)達(dá)了也想體驗(yàn)一下做飛機(jī)去西藏旅游，那就要去修改TravelTool方法。違反了 “開(kāi)閉原則”，系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性較差。
算法的復(fù)用性差，如果在另一個(gè)系統(tǒng)中需要重用某些算法，只能通過(guò)對(duì)源代碼進(jìn)行復(fù)制粘貼來(lái)重用，無(wú)法單獨(dú)重用其中的某個(gè)或某些算法。
策略模式
策略模式的介紹
策略模式（Strategy Pattern）中，定義算法族，分別封裝起來(lái)，讓他們之間可以互相替換，此模式讓算法的變化獨(dú)立于使用算法的客戶(hù)這算法體現(xiàn)了幾個(gè)設(shè)計(jì)原則，
第一、把變化的代碼從不變的代碼中分離出來(lái)；
第二、針對(duì)接口編程而不是具體類(lèi)（定義了策略接口）；
第三、多用組合/聚合，少用繼承（客戶(hù)通過(guò)組合方式使用策略）。
策略模式的原理類(lèi)圖
角色分析
Context（環(huán)境類(lèi)）：環(huán)境類(lèi)是使用算法的角色，它在解決某個(gè)問(wèn)題（即實(shí)現(xiàn)某個(gè)方法）時(shí)可以采用多種策略。在環(huán)境類(lèi)中維持一個(gè)對(duì)抽象策略類(lèi)的引用實(shí)例，用于定義所采用的策略。
Strategy（抽象策略類(lèi)）：它為所支持的算法聲明了抽象方法，是所有策略類(lèi)的父類(lèi)，它可以是抽象類(lèi)或具體類(lèi)，也可以是接口。環(huán)境類(lèi)通過(guò)抽象策略類(lèi)中聲明的方法在運(yùn)行時(shí)調(diào)用具體策略類(lèi)中實(shí)現(xiàn)的算法。
ConcreteStrategy（具體策略類(lèi)）：它實(shí)現(xiàn)了在抽象策略類(lèi)中聲明的算法，在運(yùn)行時(shí)，具體策略類(lèi)將覆蓋在環(huán)境類(lèi)中定義的抽象策略類(lèi)對(duì)象，使用一種具體的算法實(shí)現(xiàn)某個(gè)業(yè)務(wù)處理。
我們下面用策略模式來(lái)改進(jìn)一下上面旅行的代碼例子。
抽象策略類(lèi)
Discount
public abstract class AbstractTravle {
private String vehicle;
private String name;
public AbstractTravle(String vehicle, String name) {
this.vehicle = vehicle;
this.name = name;
}
public String getVehicle() {
return vehicle;
}
public String getName() {
return name;
}
public abstract void TravelTool();
}
ConcreteStrategy（具體策略類(lèi)）
public class XiaoWang extends AbstractTravle{
public XiaoWang(String vehicle, String name) {
super(vehicle, name);
}
@Override
public void TravelTool() {
System.out.println(getName()+"選擇坐"+getVehicle()+"去西藏旅游");
}
}
public class LaoWang extends AbstractTravle{
public LaoWang(String vehicle, String name) {
super(vehicle, name);
}
@Override
public void TravelTool() {
System.out.println(getName()+"選擇坐"+getVehicle()+"去西藏旅游");
}
}
public class LaoZhang extends AbstractTravle{
public LaoZhang(String vehicle, String name) {
super(vehicle, name);
}
@Override
public void TravelTool() {
System.out.println(getName()+"選擇坐"+getVehicle()+"去西藏旅游");
}
}
環(huán)境類(lèi)
public class Context {
private AbstractTravle abstractTravle;
public Context(AbstractTravle abstractTravle) {
this.abstractTravle = abstractTravle;
}
public void TravelTool() {
System.out.println(abstractTravle.getName()+"選擇坐"+abstractTravle.getVehicle()+"去西藏旅游");
}
}
策略模式總結(jié)
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Context context1 = new Context(new LaoWang("飛機(jī)", "老王"));
context1.TravelTool();
Context context2 = new Context(new LaoZang("高鐵", "老張"));
context2.TravelTool();
Context context3 = new Context(new XiaoWang("綠皮火車(chē)", "小汪"));
context3.TravelTool();
}
}
老王選擇坐飛機(jī)去西藏旅游
老張選擇坐高鐵去西藏旅游
小汪選擇坐綠皮火車(chē)去西藏旅游
策略模式的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
1.模式提供了對(duì) “開(kāi)閉原則” 的完美支持，用戶(hù)可以在不修改原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上選擇算法或行為，也可以靈活地增加新的算法或行為。
2.模式提供了管理相關(guān)的算法族的辦法。策略類(lèi)的等級(jí)結(jié)構(gòu)定義了一個(gè)算法或行為族，恰當(dāng)使用繼承可以把公共的代碼移到抽象策略類(lèi)中，從而避免重復(fù)的代碼。
3.模式提供了一種可以替換繼承關(guān)系的辦法。如果不使用策略模式而是通過(guò)繼承，這樣算法的使用就和算法本身混在一起，不符合 “單一職責(zé)原則”，而且使用繼承無(wú)法實(shí)現(xiàn)算法或行為在程序運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)切換。
4.模式可以避免多重條件選擇語(yǔ)句。多重條件選擇語(yǔ)句是硬編碼，不易維護(hù)。
5.模式提供了一種算法的復(fù)用機(jī)制，由于將算法單獨(dú)提取出來(lái)封裝在策略類(lèi)中，因此不同的環(huán)境類(lèi)可以方便地復(fù)用這些策略類(lèi)。
策略模式的主要缺點(diǎn)如下：
1.端必須知道所有的策略類(lèi)，并自行決定使用哪一個(gè)策略類(lèi)。這就意味著客戶(hù)端必須理解這些算法的區(qū)別，以便適時(shí)選擇恰當(dāng)?shù)乃惴?。換言之，策略模式只適用于客戶(hù)端知道所有的算法或行為的情況。
2.將造成系統(tǒng)產(chǎn)生很多具體策略類(lèi)，任何細(xì)小的變化都將導(dǎo)致系統(tǒng)要增加一個(gè)新的具體策略類(lèi)。
3.同時(shí)在客戶(hù)端使用多個(gè)策略類(lèi)，也就是說(shuō)，在使用策略模式時(shí)，客戶(hù)端每次只能使用一個(gè)策略類(lèi)，不支持使用一個(gè)策略類(lèi)完成部分功能后再使用另一個(gè)策略類(lèi)來(lái)完成剩余功能的情況。
適用場(chǎng)景
1.系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)地在幾種算法中選擇一種，那么可以將這些算法封裝到一個(gè)個(gè)的具體算法類(lèi)中，而這些具體算法類(lèi)都是一個(gè)抽象算法類(lèi)的子類(lèi)。換言之，這些具體算法類(lèi)均有統(tǒng)一的接口，根據(jù) “里氏代換原則” 和面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性，客戶(hù)端可以選擇使用任何一個(gè)具體算法類(lèi)，并只需要維持一個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型是抽象算法類(lèi)的對(duì)象。
2.對(duì)象有很多的行為，如果不用恰當(dāng)?shù)哪Ｊ?，這些行為就只好使用多重條件選擇語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，使用策略模式，把這些行為轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的具體策略類(lèi)里面，就可以避免使用難以維護(hù)的多重條件選擇語(yǔ)句。
3.望客戶(hù)端知道復(fù)雜的、與算法相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在具體策略類(lèi)中封裝算法與相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以提高算法的保密性與安全性。
源碼分析策略模式的典型應(yīng)用
Java Comparator 中的策略模式
java.util.Comparator 接口是比較器接口，可以通過(guò) Collections.sort(List,Comparator) 和 Arrays.sort(Object[],Comparator) 對(duì)集合和數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，下面為示例程序
@Data
@AllArgsConstructor
public class Student {
private Integer id;
private String name;
@Override
public String toString() {
return "{id=" + id + ", name='" + name + "'}";
}
}
// 降序
public class DescSortor implements Comparator<Student> {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o2.getId() - o1.getId();
}
}
// 升序
public class AscSortor implements Comparator<Student> {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.getId() - o2.getId();
}
}
通過(guò) Arrays.sort() 對(duì)數(shù)組進(jìn)行排序
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Student[] students = {
new Student(3, "張三"),
new Student(1, "李四"),
new Student(4, "王五"),
new Student(2, "趙六")
};
toString(students, "排序前");
Arrays.sort(students, new AscSortor());
toString(students, "升序后");
Arrays.sort(students, new DescSortor());
toString(students, "降序后");
}
public static void toString(Student[] students, String desc){
for (int i = 0; i < students.length; i++) {
System.out.print(desc + ": " +students[i].toString() + ", ");
}
System.out.println();
}
}
排序前: {id=3, name='張三'}, 排序前: {id=1, name='李四'}, 排序前: {id=4, name='王五'}, 排序前: {id=2, name='趙六'},
升序后: {id=1, name='李四'}, 升序后: {id=2, name='趙六'}, 升序后: {id=3, name='張三'}, 升序后: {id=4, name='王五'},
降序后: {id=4, name='王五'}, 降序后: {id=3, name='張三'}, 降序后: {id=2, name='趙六'}, 降序后: {id=1, name='李四'},
通過(guò) Collections.sort() 對(duì)集合List進(jìn)行排序
public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
List<Student> students = Arrays.asList(
new Student(3, "張三"),
new Student(1, "李四"),
new Student(4, "王五"),
new Student(2, "趙六")
);
toString(students, "排序前");
Collections.sort(students, new AscSortor());
toString(students, "升序后");
Collections.sort(students, new DescSortor());
toString(students, "降序后");
}
public static void toString(List<Student> students, String desc) {
for (Student student : students) {
System.out.print(desc + ": " + student.toString() + ", ");
}
System.out.println();
}
}
排序前: {id=3, name='張三'}, 排序前: {id=1, name='李四'}, 排序前: {id=4, name='王五'}, 排序前: {id=2, name='趙六'},
升序后: {id=1, name='李四'}, 升序后: {id=2, name='趙六'}, 升序后: {id=3, name='張三'}, 升序后: {id=4, name='王五'},
降序后: {id=4, name='王五'}, 降序后: {id=3, name='張三'}, 降序后: {id=2, name='趙六'}, 降序后: {id=1, name='李四'},
我們向 Collections.sort() 和 Arrays.sort() 分別傳入不同的比較器即可實(shí)現(xiàn)不同的排序效果（升序或降序）
這里 Comparator 接口充當(dāng)了抽象策略角色，兩個(gè)比較器 DescSortor 和 AscSortor 則充當(dāng)了具體策略角色，Collections 和 Arrays 則是環(huán)境角色
Spring Resource 中的策略模式
Spring 把所有能記錄信息的載體，如各種類(lèi)型的文件、二進(jìn)制流等都稱(chēng)為資源，譬如最常用的Spring配置文件。
在 Sun 所提供的標(biāo)準(zhǔn) API 里，資源訪(fǎng)問(wèn)通常由 java.NET.URL 和文件 IO 來(lái)完成，尤其是當(dāng)我們需要訪(fǎng)問(wèn)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的資源時(shí)，通常會(huì)選擇 URL 類(lèi)。
URL 類(lèi)可以處理一些常規(guī)的資源訪(fǎng)問(wèn)問(wèn)題，但依然不能很好地滿(mǎn)足所有底層資源訪(fǎng)問(wèn)的需要，比如，暫時(shí)還無(wú)法從類(lèi)加載路徑、或相對(duì)于 ServletContext 的路徑來(lái)訪(fǎng)問(wèn)資源，雖然 Java 允許使用特定的 URL 前綴注冊(cè)新的處理類(lèi)（例如已有的 http: 前綴的處理類(lèi)），但是這樣做通常比較復(fù)雜，而且 URL 接口還缺少一些有用的功能，比如檢查所指向的資源是否存在等。
Spring 改進(jìn)了 Java 資源訪(fǎng)問(wèn)的策略，Spring 為資源訪(fǎng)問(wèn)提供了一個(gè) Resource 接口，該接口提供了更強(qiáng)的資源訪(fǎng)問(wèn)能力，Spring 框架本身大量使用了 Resource 接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)底層資源。
public interface Resource extends InputStreamSource {
boolean exists(); // 返回 Resource 所指向的資源是否存在
boolean isReadable(); // 資源內(nèi)容是否可讀
boolean isOpen(); // 返回資源文件是否打開(kāi)
URL getURL() throws IOException;
URI getURI() throws IOException;
File getFile() throws IOException; // 返回資源對(duì)應(yīng)的 File 對(duì)象
long contentLength() throws IOException;
long lastModified() throws IOException;
Resource createRelative(String var1) throws IOException;
String getFilename();
String getDescription(); // 返回資源的描述信息
}
Resource 接口是 Spring 資源訪(fǎng)問(wèn)策略的抽象，它本身并不提供任何資源訪(fǎng)問(wèn)實(shí)現(xiàn)，具體的資源訪(fǎng)問(wèn)由該接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)完成——每個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)代表一種資源訪(fǎng)問(wèn)策略。
Spring 為 Resource 接口提供的部分實(shí)現(xiàn)類(lèi)如下：
1.lResource：訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)現(xiàn)類(lèi)。
2.assPathResource：訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)加載路徑里資源的實(shí)現(xiàn)類(lèi)。
3.leSystemResource：訪(fǎng)問(wèn)文件系統(tǒng)里資源的實(shí)現(xiàn)類(lèi)。
4.rvletContextResource：訪(fǎng)問(wèn)相對(duì)于ServletContext 路徑里的資源的實(shí)現(xiàn)類(lèi)：
5.putStreamResource：訪(fǎng)問(wèn)輸入流資源的實(shí)現(xiàn)類(lèi)。
6.teArrayResource：訪(fǎng)問(wèn)字節(jié)數(shù)組資源的實(shí)現(xiàn)類(lèi)。
7.itableResource：寫(xiě)資源文件
類(lèi)圖如下：
AbstractResource 資源抽象類(lèi)實(shí)現(xiàn)了 Resource 接口，為子類(lèi)通用的操作提供了具體實(shí)現(xiàn)，非通用的操作留給子類(lèi)實(shí)現(xiàn)，所以這里也應(yīng)用了模板方法模式。（只不過(guò)缺少了模板方法）
Resource 不僅可在 Spring 的項(xiàng)目中使用，也可直接作為資源訪(fǎng)問(wèn)的工具類(lèi)使用。意思是說(shuō)：即使不使用 Spring 框架，也可以使用 Resource 作為工具類(lèi)，用來(lái)代替 URL。
譬如我們可以使用 UrlResource 訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源。
也可以通過(guò)其它協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)資源，file: 用于訪(fǎng)問(wèn)文件系統(tǒng)；http: 用于通過(guò) HTTP 協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)資源；ftp: 用于通過(guò) FTP 協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)資源等
public class Test {
public static void main(String[] args) throws IOException {
UrlResource ur = new UrlResource("http://image.laijianfeng.org/hello.txt");
System.out.println("文件名：" + ur.getFilename());
System.out.println("網(wǎng)絡(luò)文件URL：" + ur.getURL());
System.out.println("是否存在：" + ur.exists());
System.out.println("是否可讀：" + ur.isReadable());
System.out.println("文件長(zhǎng)度：" + ur.contentLength());
System.out.println("\n--------文件內(nèi)容----------\n");
byte[] bytes = new byte[47];
ur.getInputStream().read(bytes);
System.out.println(new String(bytes));
}
}
文件名：hello.txt
網(wǎng)絡(luò)文件URL：http://image.laijianfeng.org/hello.txt
是否存在：true
是否可讀：true
文件長(zhǎng)度：47
--------文件內(nèi)容----------
hello world!
welcome to http://laijianfeng.org
Spring Bean 實(shí)例化中的策略模式
Spring實(shí)例化Bean有三種方式：構(gòu)造器實(shí)例化、靜態(tài)工廠(chǎng)實(shí)例化、實(shí)例工廠(chǎng)實(shí)例化
具體實(shí)例化Bean的過(guò)程中，Spring中角色分工很明確，創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候先通
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans <bean id="person" class="com.demo.Person"></bean>
<bean id="personWithParam" class="com.demo.Person">
<constructor-arg name="name" value="小旋鋒"/>
</bean>
<bean id="personWirhParams" class="com.demo.Person">
<constructor-arg name="name" value="小旋鋒"/>
<constructor-arg name="age" value="22"/>
</bean>
</beans>
過(guò) ConstructorResolver 找到對(duì)應(yīng)的實(shí)例化方法和參數(shù)，再通過(guò)實(shí)例化策略 InstantiationStrategy 進(jìn)行實(shí)例化，根據(jù)創(chuàng)建對(duì)象的三個(gè)分支( 工廠(chǎng)方法、有參構(gòu)造方法、無(wú)參構(gòu)造方法 ), InstantiationStrategy 提供了三個(gè)接口方法：
public interface InstantiationStrategy {
// 默認(rèn)構(gòu)造方法
Object instantiate(RootBeanDefinition beanDefinition, String beanName, BeanFactory owner) throws BeansException;
// 指定構(gòu)造方法
Object instantiate(RootBeanDefinition beanDefinition, String beanName, BeanFactory owner, Constructor<?> ctor,
Object[] args) throws BeansException;
// 指定工廠(chǎng)方法
Object instantiate(RootBeanDefinition beanDefinition, String beanName, BeanFactory owner, Object factoryBean,
Method factoryMethod, Object[] args) throws BeansException;
}
InstantiationStrategy 為實(shí)例化策略接口，扮演抽象策略角色，有兩種具體策略類(lèi)，分別為
SimpleInstantiationStrategy 和 CglibSubclassingInstantiationStrategy
leInstantiationStrategy 中對(duì)這三個(gè)方法做了簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，如果工廠(chǎng)方法實(shí)例化直接用反射創(chuàng)建對(duì)象，如果是構(gòu)造方法實(shí)例化的則判斷是否有 MethodOverrides，如果有無(wú) MethodOverrides 也是直接用反射，如果有 MethodOverrides 就需要用 cglib 實(shí)例化對(duì)象，SimpleInstantiationStrategy 把通過(guò) cglib 實(shí)例化的任務(wù)交給了它的子類(lèi)ibSubclassingInstantiationStrategy。
總結(jié)
1.略類(lèi)之間可以自由切換，由于策略類(lèi)實(shí)現(xiàn)自同一個(gè)抽象，所以他們之間可以自由切換。
2.于擴(kuò)展，增加一個(gè)新的策略對(duì)策略模式來(lái)說(shuō)非常容易，基本上可以在不改變?cè)写a的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。
3.使用多重條件，如果不使用策略模式，對(duì)于所有的算法，必須使用條件語(yǔ)句進(jìn)行連接，通過(guò)條件判斷來(lái)決定使用哪一種算法，在上一篇文章中我們已經(jīng)提到，使用多重條件判斷是非常不容易維護(hù)的。
以上就是java策略模式的詳細(xì)內(nèi)內(nèi)容。也請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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SpringBoot詳細(xì)講解視圖整合引擎thymeleaf
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SpringBoot中Bean拷貝及工具類(lèi)封裝的實(shí)現(xiàn)
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