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设计模式之策略模式

程序员田同学河南

在一个收银系统中,如果普通用户、中级会员、高级会员分别对应着不同的优惠策略,常规编程就要使用一系列的判断语句,判断用户类型,这种情况下就可以使用策略模式。

一、概念理解

策略模式的概念很好理解,它将对象和行为分开,将行为定义为 一个行为接口和具体行为的实现,每个if判断都可以理解为一个策略。

如果在收银系统中使用策略模式,要将普通、中级、高级会员分别定义一个具体策略类,并实现各自的方法,定义一个环境类,持有策略类的引用,由引用调用相应的策略类方法,客户端传入相应的具体策略对象就会调用各自的策略方法。

学过了状态模式,很多人也把状态模式和状态模式搞混,现在就可以考虑一下为什么不使用状态模式?

各个策略之间并不存在流转(比如:状态1234切换)关系,都是各自的算法实现各自的逻辑,客户端控制调用哪个策略,如果使用状态模式就变成了,先调用普通会员的策略,再调用中级会员的策略,再调用高级会员的策略,看到最后的优惠用户估计会乐疯吧!

和状态模式一样,策略模式也应包含三个角色:

抽象策略类:策略是一个接口,该接口定义若干个算法标识,即定义了若干个抽象方法

具体策略类:具体策略是实现策略接口的类

环境类 /上下文类:上下文提供一个方法,持有一个策略类的引用,最终给客户端调用。

相比于状态模式,策略模式各个角色的职责更简单,我们基于收银案例实现策略模式demo。

二、案例实现

抽象策略类:

定义业务抽象方法,我们主要是计算价格

/**
 * 策略抽象类
 * @author tcy
 * @Date 21-09-2022
 */
public interface AbstractMemberStrategy {
    // 一个计算价格的抽象方法
    //price商品的价格 n商品的个数
    public double calcPrice(double price, int n);
}

具体策略-高级会员:

各个具体策略实现各自的计算方法

/**高级会员
 * @author tcy
 * @Date 21-09-2022
 */
public class StrategyAdvanceMember implements AbstractMemberStrategy {
    @Override
    public double calcPrice(double price, int n) {
        double money = price * n *0.8;
        return money;
    }
}

具体策略-中级会员:

/**
 * 中级会员
 * @author tcy
 * @Date 21-09-2022
 */
public class StrategyIntermediateMember implements AbstractMemberStrategy {
    @Override
    public double calcPrice(double price, int n) {
        double money = price * n*0.9;
        return money;
    }
}

具体策略-普通会员:

/**
 * 初级会员
 * @author tcy
 * @Date 21-09-2022
 */
public class StrategyPrimaryMember implements AbstractMemberStrategy {
    @Override
    public double calcPrice(double price, int n) {
        return price * n;
    }
}

环境类:

持有策略类的引用,调用时传入相应的具体策略对象,就会调用策略各自的方法。

/**环境类
 * @author tcy
 * @Date 21-09-2022
 */
public class Context {
    // 用户折扣策略接口
    private AbstractMemberStrategy memberStrategy;

    // 注入构造方法
    public Context(AbstractMemberStrategy memberStrategy) {
        this.memberStrategy = memberStrategy;
    }

    // 计算价格
    public double qoutePrice(double goodsPrice, int n){
        // 通过接口变量调用对应的具体策略
        return memberStrategy.calcPrice(goodsPrice, n);
    }

}

客户端调用:

/**
 * @author tcy
 * @Date 21-09-2022
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        // 具体策略类
        AbstractMemberStrategy primaryMemberStrategy = new StrategyPrimaryMember();
        AbstractMemberStrategy intermediateMemberStrategy = new StrategyIntermediateMember();
        AbstractMemberStrategy advanceMemberStrategy = new StrategyAdvanceMember();

        // 用户选择不同策略
        Context primaryContext = new Context(primaryMemberStrategy);
        Context intermediateContext = new Context(intermediateMemberStrategy);
        Context advanceContext = new Context(advanceMemberStrategy);

        //一本100块钱的书
        // 普通会员:100
        System.out.println("普通会员的价格:"+ primaryContext.qoutePrice(100,1));
        // 中级会员 90
        System.out.println("中级会员的价格:"+ intermediateContext.qoutePrice(100,1));
        // 高级会员 80
        System.out.println("高级会员的价格:"+ advanceContext.qoutePrice(100,1));

    }
}

策略模式相对于状态模式理解起来更没有任何难度。

三、Jdk中的应用

策略模式的典型应用是Jdk中线程池满之后的拒绝策略,我们在创建一个线程池时会传入以下参数:

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

其中 RejectedExecutionHandler 是线程池满之后的拒绝策略,jdk中的多线程内置了四种拒绝策略,如下图:

image-20220926111503885

①ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 默认拒绝策略,拒绝任务并抛出任务

②ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy 使用调用线程直接运行任务

③ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy 直接拒绝任务,不抛出错误

④ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy 触发拒绝策略,只要还有任务新增,一直会丢弃阻塞队列的最老的任务,并将新的任务加入

这四种拒绝策略就代表策略模式角色中的具体策略角色,ThreadPoolExecutor类我们可以将其看做环境类。

我们知道执行多线程中的方法是schedule方法,可以就认为这就是角色中的客户端:

public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,
                                   long delay,
                                   TimeUnit unit) {
    if (command == null || unit == null)
        throw new NullPointerException();
    RunnableScheduledFuture<?> t = decorateTask(command,
        new ScheduledFutureTask<Void>(command, null,
                                      triggerTime(delay, unit)));
    delayedExecute(t);
    return t;
}

既然是客户端,就会有时机调用拒绝策略方法,我们点进去看delayedExecute()方法。

private void delayedExecute(RunnableScheduledFuture<?> task) {
    if (isShutdown())
        reject(task);
    else {
        super.getQueue().add(task);
        if (isShutdown() &&
            !canRunInCurrentRunState(task.isPeriodic()) &&
            remove(task))
            task.cancel(false);
        else
            ensurePrestart();
    }
}

接着看reject()方法,该方法时机上调用的就是拒绝策略方法。传入相应的this对象,调用不同的拒绝策略。

final void reject(Runnable command) {
    handler.rejectedExecution(command, this);
}

调用时序如下图:

image-20220926112610811

何时调用何种拒绝策略,由delayedExecute()方法自己来决定,各个拒绝策略有各自的业务逻辑,这就是策略模式的典型应用。

四、策略模式和状态模式区别

策略模式和状态模式虽然类图一模一样,很多博客也将他们混为一谈,实际上策略模式和状态模式没有半毛钱的关系,只有理解了两种模式的使用场景,在运用时才能游刃有余,以下为我总结的四点不同之处,状态模式的博客可以参考状态模式

①策略模式中的各策略相互之间没有什么关系,比如支付方式选择、优惠策略选择;状态模式往往是一套流程,比如订单状态流转、请假流程审批等。

②在策略模式下,调用哪个策略由客户端决定;状态模式中,客户端只管调用,各个具体状态类定义切换下一状态。

③状态模式强调状态变化、策略模式强调的是策略的选择。

五、总结

使用策略模式会让我们的代码更加的“干净”,但是如果实际的if判断中的逻辑很简单,我们仍然使用策略模式,就变成了为了使用设计模式而使用,这无疑加重系统的复杂程度。

就像商城系统中,微信支付、支付宝支付、银联支付,业务逻辑没那么简单的,使用策略模式就是一个好的选择。

整体来说策略模式在行为型模式中还属于一种比较简单的模式,无论是理解起来还是写起来都属极简单,难度堪比结构型设计模式中的单例模式

设计模式的学习要成体系,推荐你看我往期发布的设计模式文章。

一、设计模式概述

二、设计模式之工厂方法和抽象工厂

三、设计模式之单例和原型

四、设计模式之建造者模式

五、设计模式之代理模式

六、设计模式之适配器模式

七、设计模式之桥接模式

八、设计模式之组合模式

九、设计模式之装饰器模式

十、设计模式之外观模式

十一、外观模式之享元模式

十二、设计模式之责任链模式

十三、设计模式之命令模式

十四、设计模式之解释器模式

十五、设计模式之迭代器模式

十六、设计模式之中介者模式

十七、设计模式之备忘录模式

十八、设计模式之观察者模式

十九、设计模式之状态模式

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