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作者丨Ashutosh Krishna

譯者丨張哲剛

審校丨重樓

策略設(shè)計(jì)模式是一種行為設(shè)計(jì)模式。利用它，你可以通過將對(duì)象封裝到不同的策略中，進(jìn)而動(dòng)態(tài)地更改對(duì)象的行為。

這種模式可以使對(duì)象在運(yùn)行時(shí)能夠從多個(gè)算法和行為中進(jìn)行選擇，而不限于僅僅靜態(tài)地選擇單個(gè)算法和行為。

策略設(shè)計(jì)模式是基于組合而不是繼承的原則。它定義了一系列算法，封裝了每個(gè)算法，它們?cè)谶\(yùn)行時(shí)可以互相轉(zhuǎn)換。策略設(shè)計(jì)模式的核心思想是將算法與主對(duì)象分開。它允許對(duì)象將算法的行為委托給所設(shè)計(jì)的眾多策略中的一個(gè)。

一言而蔽之，策略設(shè)計(jì)模式提供了一種方法，這種方法可以將對(duì)象的行為提取到可以在運(yùn)行時(shí)切換出入的單獨(dú)類中。從而使對(duì)象具有更好的靈活性和重用性，因?yàn)檫@種模式可以輕易地添加或修改不同的策略，而無需更改對(duì)象的核心代碼。

一、使用策略設(shè)計(jì)模式的好處

使用策略設(shè)計(jì)模式有很多便利之處，具體如下：

1、更好的代碼靈活性：通過將對(duì)象的行為封裝到不同的策略中，使得代碼更加靈活且更易于修改。

2、更好的代碼可重用性：由于這些策略是可封裝以及可以互換的，所以它們可以在不同的對(duì)象和項(xiàng)目中重復(fù)使用。

3、促使更好的編碼實(shí)踐：策略設(shè)計(jì)模式可以促使良好的編碼實(shí)踐，養(yǎng)成良好的編碼習(xí)慣，例如關(guān)注點(diǎn)分離以及代碼復(fù)雜性的降低。

4、簡(jiǎn)化測(cè)試：策略設(shè)計(jì)模式通過將算法和行為與對(duì)象分離，從而使測(cè)試得到簡(jiǎn)化。

二、策略設(shè)計(jì)模式的實(shí)例

策略設(shè)計(jì)模式可以應(yīng)用于各種場(chǎng)景，典型的例子如下：

1、排序算法：可以將不同的排序算法封裝到單獨(dú)的策略中，并發(fā)送給需要排序的對(duì)象。

2、驗(yàn)證規(guī)則：可以將不同的驗(yàn)證規(guī)則封裝到單獨(dú)的策略中，并發(fā)送給需要驗(yàn)證的對(duì)象。

3、文本格式：可以將不同的文本格式設(shè)置策略封裝到單獨(dú)的策略中，并發(fā)送給需要格式化的對(duì)象。

4、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問：可以將不同的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問策略封裝到單獨(dú)的策略中，并發(fā)送給需要從不同的數(shù)據(jù)源訪問數(shù)據(jù)的對(duì)象。

5、支付策略：可以將不同的支付方式封裝到單獨(dú)的策略中，并發(fā)送給需要處理支付的對(duì)象。

三、了解策略設(shè)計(jì)模式

策略設(shè)計(jì)模式是面向?qū)ο蟮木幊填I(lǐng)域里一個(gè)非常卓越的模式。它提供了一種靈活的方法來封裝和交換對(duì)象在運(yùn)行時(shí)的行為，從而使代碼更具適應(yīng)性且更易于維護(hù)。

在本節(jié)中，我們將更深入地探討策略設(shè)計(jì)模式，研究其定義、組件及其工作原理。

1.策略設(shè)計(jì)模式的組成部分

策略設(shè)計(jì)模式主要包括三項(xiàng)重要組件：

• 上下文：策略設(shè)計(jì)模式所包含的策略行為委托對(duì)象。上下文負(fù)責(zé)維護(hù)對(duì)策略對(duì)象的引用，并通過公共接口與其進(jìn)行交互。
• 策略接口：此接口定義所有策略的行為。策略通過此接口來實(shí)現(xiàn)其定義的各種行為。
• 具體策略：實(shí)現(xiàn)策略接口的類。每個(gè)策略都封裝了一個(gè)特定的行為，上下文可以在運(yùn)行時(shí)切換到該行為。

2.策略設(shè)計(jì)模式的工作原理

策略設(shè)計(jì)模式的工作原理，是將對(duì)象的行為與對(duì)象本身分開。行為封裝到不同的策略中，每個(gè)策略都有自己特定的行為實(shí)施。

上下文維護(hù)對(duì)策略對(duì)象的引用，并通過公共接口與其進(jìn)行交互。在運(yùn)行進(jìn)程中，上下文可以將當(dāng)前策略與另外的策略進(jìn)行交換，從而有效達(dá)到更改對(duì)象行為的目的。

3.策略設(shè)計(jì)模式的實(shí)際應(yīng)用舉例

音樂流媒體服務(wù)是策略設(shè)計(jì)模式的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。這項(xiàng)服務(wù)里，不同的訂閱層次有其各自不同的定價(jià)模型。

針對(duì)每個(gè)訂閱層次，可以用不同的定價(jià)策略來封裝其單獨(dú)的價(jià)格體系。該服務(wù)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)會(huì)將定價(jià)計(jì)算這一行為事項(xiàng)委托給當(dāng)前訂閱層次對(duì)應(yīng)的策略，從而可以輕松修改和擴(kuò)展價(jià)格體系。

支付策略是另外一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。不同的支付方式可以封裝成單獨(dú)的策略，每種策略都具有它自身單獨(dú)的處理邏輯。

購(gòu)物車應(yīng)用程序可以使用策略設(shè)計(jì)模式將信用卡、PayPal和加密貨幣支付方法封裝到單獨(dú)策略中，它們可以在運(yùn)行時(shí)交換。應(yīng)用程序的支付處理系統(tǒng)將支付方式委托給當(dāng)前制定的策略，從而可以輕松修改和擴(kuò)展支付方式。

四、如何實(shí)現(xiàn)策略設(shè)計(jì)模式

在本節(jié)中，我們將討論如何實(shí)現(xiàn)策略設(shè)計(jì)模式。我們將從一個(gè)不符合策略設(shè)計(jì)模式的代碼示例開始，找到和研究它存在的問題。然后，我們?cè)僦貥?gòu)代碼，來演示如何實(shí)現(xiàn)策略設(shè)計(jì)模式。

要在Java中實(shí)現(xiàn)策略設(shè)計(jì)模式，需要執(zhí)行以下步驟：

• 確定需要封裝的算法或行為，并使其可互換。
• 定義一個(gè)表示行為的接口，使用單一方法簽名來接收所有必需的參數(shù)。
• 實(shí)施一個(gè)具體類，用來提供接口中所定義行為的特定實(shí)現(xiàn)。
• 定義一個(gè)上下文類，該上下文類保持對(duì)接口的引用并在需要時(shí)調(diào)用其方法。
• 修改上下文類，以允許動(dòng)態(tài)交換在運(yùn)行時(shí)得以具體實(shí)現(xiàn)。

1.代碼示例

我們來看以下代碼：

packagewithoutstrategy;publicclassPaymentProcessor{
   
    privatePaymentTypepaymentType;
  
    publicvoidprocessPayment(doubleamount){
      
 
    if(paymentType==PaymentType.CREDIT_CARD){
           
       System.out.println("Processing
credit card payment of amount "+amount);
      
 
    }elseif(paymentType==PaymentType.DEBIT_CARD){
           
        System.out.println("Processing
debit card payment of amount "+amount);
       
      }elseif(paymentType==PaymentType.PAYPAL){
          
          System.out.println("Processing
PayPal payment of amount "+amount);
       
      }else{
           thrownewIllegalArgumentException("Invalid
payment type");
      
  }
  
  }
  
    publicvoidsetPaymentType(PaymentTypepaymentType){
       
      this.paymentType=paymentType;}}enumPaymentType{
   
       CREDIT_CARD,
   
       DEBIT_CARD,
   
       PAYPAL}

支付處理器.java

在此代碼中，支付處理器類具有一個(gè)用來接受付款金額并處理付款的方法。付款類型是使用“設(shè)置付款類型”方法設(shè)置并設(shè)置“付款類型”字段。然后，該方法檢查其值并處理相應(yīng)的付款。

此代碼的問題在于它違反了開-閉（開放封閉）原則，該原則指明類應(yīng)該面向擴(kuò)展開放，但必須面向修改封閉。而在此代碼中，如果想要添加新的付款類型，則必須修改方法，這就違反了開-閉原則。

該支付處理器類通過使用條件語(yǔ)句來確定付款類型，然后相應(yīng)地對(duì)其進(jìn)行處理，從而違反了策略模式。隨著付款類型數(shù)量的增加，這種方法很快就會(huì)變得難以管理和不夠靈活。

要解決這個(gè)問題，可以使用策略設(shè)計(jì)模式。首先，為所有支付策略定義一個(gè)通用接口，在本例中為支付策略接口：

package withstrategy;

public interface PaymentStrategy {
    void processPayment(double amount);
}

支付策略.java

然后，你可以為每種付款類型定義其支付策略接口的具體實(shí)現(xiàn)。例如下面這些類：

• 信用卡支付策略；
• 借記卡支付策略；
• 貝寶支付策略。

package withstrategy;

public class CreditCardPaymentStrategy implements PaymentStrategy {
    public void processPayment(double amount) {
        System.out.println("Processing credit card payment of amount " + amount);
    }
}

信用卡支付策略.java

package withstrategy;

public class DebitCardPaymentStrategy implements PaymentStrategy {
    public void processPayment(double amount) {
        System.out.println("Processing debit card payment of amount " + amount);
    }
}

借記卡支付策略.java

package withstrategy;

public class PaypalPaymentStrategy implements PaymentStrategy {
    public void processPayment(double amount) {
        System.out.println("Processing PayPal payment of amount " + amount);
    }
}

貝寶支付策略.java

最后，更新支付處理器類用以從構(gòu)造器中獲取支付策略對(duì)象，用于處理付款流程：

package withstrategy;

public class PaymentProcessor {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;

    public PaymentProcessor(PaymentStrategy paymentStrategy) {
        this.paymentStrategy = paymentStrategy;
    }

    public void processPayment(double amount) {
        paymentStrategy.processPayment(amount);
    }
}

支付處理器.java

這一實(shí)現(xiàn)遵循開閉原則和策略模式，在其中你可以通過創(chuàng)建支付策略接口的新實(shí)現(xiàn)來添加新的支付類型，而并不需要修改現(xiàn)有代碼。

2.實(shí)施策略設(shè)計(jì)模式的最佳方案

下面是實(shí)施策略設(shè)計(jì)模式時(shí)，要力爭(zhēng)記牢的一些最佳方案：

• 保持界面簡(jiǎn)潔，專注于單一職責(zé)。
• 將任何有狀態(tài)的行為封裝在具體策略類中，而不是在上下文類中。
• 使用依賴關(guān)系注入將具體策略傳達(dá)給上下文類，而不是直接在上下文類中創(chuàng)建它。
• 使用枚舉或工廠類為創(chuàng)建和管理具體策略對(duì)象提供集中位置。

五、策略設(shè)計(jì)模式的實(shí)際應(yīng)用

策略設(shè)計(jì)模式已經(jīng)廣泛用于各種實(shí)際應(yīng)用。Java集合框架就是一個(gè)鮮明的例子。集合框架提供了一組接口和類來表示對(duì)象的集合，例如列表、集和映射。依據(jù)集合的具體行為，該框架允許將不同的策略應(yīng)用于集合。

例如，集合框架包含一個(gè)名為“分類”的方法，用于對(duì)集合進(jìn)行排序。該方法將比較器對(duì)象作為參數(shù)，負(fù)責(zé)比較集合中的對(duì)象。比較器接口定義了用于比較兩個(gè)對(duì)象的策略，“分類”方法使用此策略對(duì)集合進(jìn)行排序。

此外，集合框架還包括迭代器接口，該接口定義了訪問集合元素的策略。迭代器允許用戶遍歷集合，而不會(huì)公開其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可能會(huì)隨時(shí)間而變化。通過使用迭代器接口，用戶可以在訪問集合元素的不同策略之間切換。

六、總結(jié)

在本教程中，我們探討了策略設(shè)計(jì)模式及其在Java中的實(shí)現(xiàn)。我們已經(jīng)了解了如何使用策略模式將對(duì)象的行為與其實(shí)現(xiàn)分開，從而使代碼具備更大的靈活性和可維護(hù)性。

我們討論了策略設(shè)計(jì)模式的組件，包括上下文、策略接口和具體策略。我們還提供了一個(gè)示例，用以說明如何使用該模式來實(shí)現(xiàn)支付系統(tǒng)的靈活性，可以在單個(gè)界面實(shí)現(xiàn)多種支付選項(xiàng)。

通過將對(duì)象的行為與其實(shí)現(xiàn)分離，策略模式提供了足夠的靈活性，更能夠適應(yīng)日新月異不斷變化的實(shí)際需求。

譯者介紹：

張哲剛，51CTO社區(qū)編輯，系統(tǒng)運(yùn)維工程師，國(guó)內(nèi)較早一批硬件評(píng)測(cè)及互聯(lián)網(wǎng)從業(yè)者，曾入職阿里巴巴。

原文鏈接：https://www.freecodecamp.org/news/a-beginners-guide-to-the-strategy-design-pattern/