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【設計模式】—策略模式

1.概述
先看下面的圖片,我們去旅遊選擇出行模式有很多種,可以騎自行車、可以坐汽車、可以坐火車、可以坐飛機。

作為一個程式猿,開發需要選擇一款開發工具,當然可以進行程式碼開發的工具有很多,可以選擇Idea進行開發,也可以使用eclipse進行開發,也可以使用其他的一些開發工具。

定義:

該模式定義了一系列演算法,並將每個演算法封裝起來,使它們可以相互替換,且演算法的變化不會影響使用演算法的客戶。策略模式屬於物件行為模式,它通過對演算法進行封裝,把使用演算法的責任和演算法的實現分割開來,並委派給不同的物件對這些演算法進行管理。

2.結構
策略模式的主要角色如下:

抽象策略(Strategy)類:這是一個抽象角色,通常由一個介面或抽象類實現。此角色給出所有的具體策略類所需的介面。
具體策略(Concrete Strategy)類:實現了抽象策略定義的介面,提供具體的演算法實現或行為。
環境(Context)類:持有一個策略類的引用,最終給客戶端呼叫。
3.案例
例】促銷活動

一家百貨公司在定年度的促銷活動。針對不同的節日(春節、中秋節、聖誕節)推出不同的促銷活動,由促銷員將促銷活動展示給客戶。類圖如下:

程式碼如下:

定義百貨公司所有促銷活動的共同介面

public interface Strategy {
void show();
}

定義具體策略角色(Concrete Strategy):每個節日具體的促銷活動

//為春節準備的促銷活動A
public class StrategyA implements Strategy {

public void show() {
System.out.println("買一送一");
}
}

//為中秋準備的促銷活動B
public class StrategyB implements Strategy {

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

//為聖誕準備的促銷活動C
public class StrategyC implements Strategy {

public void show() {
System.out.println("滿1000元加一元換購任意200元以下商品");
}
}

定義環境角色(Context):用於連線上下文,即把促銷活動推銷給客戶,這裡可以理解為銷售員

public class SalesMan {
//持有抽象策略角色的引用
private Strategy strategy;

public SalesMan(Strategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}

//向客戶展示促銷活動
public void salesManShow(){
strategy.show();
}
}

4.優缺點
1,優點:

策略類之間可以自由切換
由於策略類都實現同一個介面,所以使它們之間可以自由切換。
易於擴充套件
增加一個新的策略只需要新增一個具體的策略類即可,基本不需要改變原有的程式碼,符合“開閉原則“
避免使用多重條件選擇語句(if else),充分體現面向物件設計思想。
2,缺點:

客戶端必須知道所有的策略類,並自行決定使用哪一個策略類。
策略模式將造成產生很多策略類,可以通過使用享元模式在一定程度上減少物件的數量。
5.使用場景
一個系統需要動態地在幾種演算法中選擇一種時,可將每個演算法封裝到策略類中。
一個類定義了多種行為,並且這些行為在這個類的操作中以多個條件語句的形式出現,可將每個條件分支移入它們各自的策略類中以代替這些條件語句。
系統中各演算法彼此完全獨立,且要求對客戶隱藏具體演算法的實現細節時。
系統要求使用演算法的客戶不應該知道其操作的資料時,可使用策略模式來隱藏與演算法相關的資料結構。
多個類只區別在表現行為不同,可以使用策略模式,在執行時動態選擇具體要執行的行為。
6.JDK原始碼解析
Comparator 中的策略模式。在Arrays類中有一個 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就是一個環境角色類,這個sort方法可以傳一個新策略讓Arrays根據這個策略來進行排序。就比如下面的測試類。

public class demo {
public static void main(String[] args) {

Integer[] data = {12, 2, 3, 2, 4, 5, 1};
// 實現降序排序
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]
}
}

這裡我們在呼叫Arrays的sort方法時,第二個引數傳遞的是Comparator介面的子實現類物件。所以Comparator充當的是抽象策略角色,而具體的子實現類充當的是具體策略角色。環境角色類(Arrays)應該持有抽象策略的引用來呼叫。那麼,Arrays類的sort方法到底有沒有使用Comparator子實現類中的 compare() 方法嗎?讓我們繼續檢視TimSort類的 sort() 方法,程式碼如下:

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;
}
}

上面的程式碼中最終會跑到 countRunAndMakeAscending() 這個方法中。我們可以看見,只用了compare方法,所以在呼叫Arrays.sort方法只傳具體compare重寫方法的類物件就行,這也是Comparator介面中必須要子類實現的一個方法。