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设计模式学习24(Java实现)——策略模式

康小庄
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写在前面

  • 记录学习设计模式的笔记
  • 提高对设计模式的灵活运用

学习地址

https://www.bilibili.com/vide...

https://www.bilibili.com/vide...

参考文章

http://c.biancheng.net/view/1...

项目源码
https://gitee.com/zhuang-kang/DesignPattern

26,策略模式

26.1 策略模式的定义和特点

策略(Strategy)模式的定义:该模式定义了一系列算法,并将每个算法封装起来,使它们可以相互替换,且算法的变化不会影响使用算法的客户。策略模式属于对象行为模式,它通过对算法进行封装,把使用算法的责任和算法的实现分割开来,并委派给不同的对象对这些算法进行管理。

策略模式的主要优点如下。

  1. 多重条件语句不易维护,而使用策略模式可以避免使用多重条件语句,如 if...else 语句、switch...case 语句。
  2. 策略模式提供了一系列的可供重用的算法族,恰当使用继承可以把算法族的公共代码转移到父类里面,从而避免重复的代码。
  3. 策略模式可以提供相同行为的不同实现,客户可以根据不同时间或空间要求选择不同的。
  4. 策略模式提供了对开闭原则的完美支持,可以在不修改原代码的情况下,灵活增加新算法。
  5. 策略模式把算法的使用放到环境类中,而算法的实现移到具体策略类中,实现了二者的分离。

其主要缺点如下。

  1. 客户端必须理解所有策略算法的区别,以便适时选择恰当的算法类。
  2. 策略模式造成很多的策略类,增加维护难度。

26.2 策略模式的结构与实现

26.2 .1 策略模式的结构

  1. 抽象策略(Strategy)类:定义了一个公共接口,各种不同的算法以不同的方式实现这个接口,环境角色使用这个接口调用不同的算法,一般使用接口或抽象类实现。
  2. 具体策略(Concrete Strategy)类:实现了抽象策略定义的接口,提供具体的算法实现。
  3. 环境(Context)类:持有一个策略类的引用,最终给客户端调用。

26.2.2 代码实现

针对不同节日不同的促销活动

关系类图

image

Strategy

package com.zhuang.strategy;

/**
 * @Classname Strategy
 * @Description 定义共同接口
 * @Date 2021/3/31 15:29
 * @Created by dell
 */

public interface Strategy {
    void show();
}

StrategyA

package com.zhuang.strategy;

/**
 * @Classname StrategyA
 * @Description 定义具体策略角色 每个节日的具体促销活动
 * @Date 2021/3/31 15:29
 * @Created by dell
 */

public class StrategyA implements Strategy {

    @Override
    public void show() {
        System.out.println("A促销 买一送一");
    }
}

StrategyB

package com.zhuang.strategy;

/**
 * @Classname StrategyB
 * @Description 定义具体策略角色 每个节日的具体促销活动
 * @Date 2021/3/31 15:30
 * @Created by dell
 */

public class StrategyB implements Strategy {

    @Override
    public void show() {
        System.out.println("B促销 满100减20");
    }
}

StrategyC

package com.zhuang.strategy;

/**
 * @Classname StrategyC
 * @Description 定义具体策略角色 每个节日的具体促销活动
 * @Date 2021/3/31 15:30
 * @Created by dell
 */

public class StrategyC implements Strategy {

    @Override
    public void show() {
        System.out.println("C促销 满500元可兑换小礼品");
    }
}

SalesMan

package com.zhuang.strategy;

/**
 * @Classname SalesMan
 * @Description 定义环境角色 用于连接上下文 把促销活动推销给顾客
 * @Date 2021/3/31 15:32
 * @Created by dell
 */

public class SalesMan {

    //持有抽象策略角色的引用
    private Strategy strategy;

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

    public Strategy getStrategy() {
        return strategy;
    }

    public void setStrategy(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    //展示促销活动
    public void salesManShow() {
        strategy.show();
    }
}

Client

package com.zhuang.strategy;

/**
 * @Classname Client
 * @Description 策略模式 测试类
 * @Date 2021/3/31 15:34
 * @Created by dell
 */

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SalesMan salesMan = new SalesMan(new StrategyA());
        //儿童节
        salesMan.salesManShow();

        System.out.println("=======================");
        //劳动节
        salesMan.setStrategy(new StrategyB());
        salesMan.salesManShow();

        System.out.println("=======================");
        //端午节
        salesMan.setStrategy(new StrategyC());
        salesMan.salesManShow();
    }
}

image

26.3 策略模式应用场景

  • 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种时,可将每个算法封装到策略类中。
  • 一个类定义了多种行为,并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现,可将每个条件分支移入它们各自的策略类中以代替这些条件语句。
  • 系统中各算法彼此完全独立,且要求对客户隐藏具体算法的实现细节时。
  • 系统要求使用算法的客户不应该知道其操作的数据时,可使用策略模式来隐藏与算法相关的数据结构。
  • 多个类只区别在表现行为不同,可以使用策略模式,在运行时动态选择具体要执行的行为。

26.4 JDK源码解析

Comparator 中的策略模式。在Arrays类中有一个 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就是一个环境角色类,这个sort方法可以传一个新策略让Arrays根据这个策略来进行排序。就比如下面的测试类。

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

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

这里我们在调用Arrays的sort方法时,第二个参数传递的是Comparator接口的子实现类对象。所以Comparator充当的是抽象策略角色,而具体的子实现类充当的是具体策略角色。环境角色类(Arrays)应该持有抽象策略的引用来调用。那么,Arrays类的sort方法到底有没有使用Comparator子实现类中的 compare() 方法吗?让我们继续查看TimSort类的 sort() 方法,代码如下:

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;
    }
}

上面的代码中最终会跑到 countRunAndMakeAscending() 这个方法中。我们可以看见,只用了compare方法,所以在调用Arrays.sort方法只传具体compare重写方法的类对象就行,这也是Comparator接口中必须要子类实现的一个方法。

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