设计模式笔记1：策略模式（Strategy pattern）

一、策略模式内容

策略模式定义了算法簇，分别封装起来，让他们之间可以相互替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

策略模式作为一种软件设计模式，指对象有某个行为，但是在不同的场景中，该行为有不同的实现算法。比如每个人都要“交个人所得税”，但是“在美国交个人所得税”和“在中国交个人所得税”就有不同的算税方法。

假设现在要设计一个贩卖各类书籍的电子商务网站的购物车（Shopping Cat）系统。一个最简单的情况就是把所有货品的单价乘上数量，但是实际情况肯定比这要复杂。比如，本网站可能对所有的教材类图书实行每本一元的折扣；对连环画类图书提供每本7％的促销折扣，而对非教材类的计算机图书有3％的折扣；对其余的图书没有折扣。由于有这样复杂的折扣算法，使得价格计算问题需要系统地解决。

使用策略模式可以把行为和环境分割开来。环境类负责维持和查询行为类，各种算法则在具体策略类（ConcreteStrategy）中提供。由于算法和环境独立开来，算法的增减、修改都不会影响环境和客户端。当出现新的促销折扣或现有的折扣政策出现变化时，只需要实现新的策略类，并在客户端登记即可。策略模式相当于"可插入式（Pluggable）的算法"。

补充：要点

• 知道OO基础，并不足以让你设计出良好的OO系统。
• 良好的OO设计必须具备可复用、可扩充、可维护三个特性
• 模式可以让我们建造出具有良好OO设计质量的系统
• 模式被认为是历经验证的OO设计经验
• 模式不是代码，而是针对设计问题的通用解决方案。你可以把它们应用到特定的应用当中。
• 模式不是被发明的，而是被发现的。
• 大多数的模式和原则，都着眼于软件变化的主题。
• 大多数的模式都允许系统局部改变独立于其他部分。
• 我们通常把系统变化的部分抽出来封装。
• 模式让开发人员之间有共享的语言，能够最大化沟通的价值。

二、策略模式用到OO的思想

封装变化

多用组合，少用继承

针对接口编程，不要针对实现

重量级设计原则：

Favor composition over inheritance.（优先使用对象组合，而非类继承）


关于组合和继承，我们只要这样来理解即可：组合是一种“HAS-A”关系，而继承是一种“IS-A”关系。很明显“HAS-A”要比“IS-A”更灵活一些。也就是说在创建系统的时候，我们应该优先使用对象组合，因为它不仅可以给你提供更多灵活性和扩展性，而且还使你可以在运行时改变行为(组合不同的对象)，这简直是酷毙了！但是也不是说继承就是不能用，只是说应该把继承应用在相对更稳定，几乎没有变化的地方，例如前面的Duck类里的Swim()方法，因为可以肯定所有鸭子一定都会游泳，所以就没有必要给这个行为提供基于Strategy模式的实现方式，因为那样做除了是程序更复杂以外，没有什么意义。

三、策略模式的结构

四、示例代码

// The classes that implement a concrete strategy should implement this.// The context class uses this to call the concrete strategy.interface Strategy {    int execute(int a, int b); } // Implements the algorithm using the strategy interfaceclass ConcreteStrategyAdd implements Strategy {     public int execute(int a, int b) {        System.out.println("Called ConcreteStrategyAdd's execute()");        return a + b;  // Do an addition with a and b    }} class ConcreteStrategySubtract implements Strategy {     public int execute(int a, int b) {        System.out.println("Called ConcreteStrategySubtract's execute()");        return a - b;  // Do a subtraction with a and b    }} class ConcreteStrategyMultiply implements Strategy {     public int execute(int a, int b) {        System.out.println("Called ConcreteStrategyMultiply's execute()");        return a * b;   // Do a multiplication with a and b    }    } // Configured with a ConcreteStrategy object and maintains a reference to a Strategy objectclass Context {     private Strategy strategy;//封装变化，组合，针对接口编程     // Constructor    public Context(Strategy strategy) {        this.strategy = strategy;    }     public int executeStrategy(int a, int b) {        return strategy.execute(a, b);    }} // Test applicationclass StrategyExample {     public static void main(String[] args) {         Context context;         // Three contexts following different strategies        context = new Context(new ConcreteStrategyAdd());        int resultA = context.executeStrategy(3,4);         context = new Context(new ConcreteStrategySubtract());        int resultB = context.executeStrategy(3,4);         context = new Context(new ConcreteStrategyMultiply());        int resultC = context.executeStrategy(3,4);    }}

五、 在什么情况下应当使用策略模式

在下面的情况下应当考虑使用策略模式：

1. 如果在一个系统里面有许多类，它们之间的区别仅在于它们的行为，那么使用策略模式可以动态地让一个对象在许多行为中选择一种行为。

2. 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种。那么这些算法可以包装到一个个的具体算法类里面，而这些具体算法类都是一个抽象算法类的子类。换言之，这些具体算法类均有统一的接口，由于多态性原则，客户端可以选择使用任何一个具体算法类，并只持有一个数据类型是抽象算法类的对象。

3. 一个系统的算法使用的数据不可以让客户端知道。策略模式可以避免让客户端涉及到不必要接触到的复杂的和只与算法有关的数据。

4. 如果一个对象有很多的行为，如果不用恰当的模式，这些行为就只好使用多重的条件选择语句来实现。此时，使用策略模式，把这些行为转移到相应的具体策略类里面，就可以避免使用难以维护的多重条件选择语句，并体现面向对象设计的概念。

六、 策略模式的优点和缺点

策略模式有很多优点和缺点。它的优点有：

1. 策略模式提供了管理相关的算法族的办法。策略类的等级结构定义了一个算法或行为族。恰当使用继承可以把公共的代码移到父类里面，从而避免重复的代码。

2. 策略模式提供了可以替换继承关系的办法。继承可以处理多种算法或行为。如果不是用策略模式，那么使用算法或行为的环境类就可能会有一些子类，每一个子类提供一个不同的算法或行为。但是，这样一来算法或行为的使用者就和算法或行为本身混在一起。决定使用哪一种算法或采取哪一种行为的逻辑就和算法或行为的逻辑混合在一起，从而不可能再独立演化。继承使得动态改变算法或行为变得不可能。

3. 使用策略模式可以避免使用多重条件转移语句。多重转移语句不易维护，它把采取哪一种算法或采取哪一种行为的逻辑与算法或行为的逻辑混合在一起，统统列在一个多重转移语句里面，比使用继承的办法还要原始和落后。

策略模式的缺点有：

1. 客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略类。这就意味着客户端必须理解这些算法的区别，以便适时选择恰当的算法类。换言之，策略模式只适用于客户端知道所有的算法或行为的情况。

2. 策略模式造成很多的策略类。有时候可以通过把依赖于环境的状态保存到客户端里面，而将策略类设计成可共享的，这样策略类实例可以被不同客户端使用。换言之，可以使用享元模式来减少对象的数量。

七、 其它

策略模式与很多其它的模式都有着广泛的联系。Strategy很容易和Bridge模式相混淆。虽然它们结构很相似，但它们却是为解决不同的问题而设计的。Strategy模式注重于算法的封装，而Bridge模式注重于分离抽象和实现，为一个抽象体系提供不同的实现。Bridge模式与Strategy模式都很好的体现了"Favor composite over inheritance"的观点。

八、策略模式在JDK当中的体现

Strategy ^{_{(recognizeable by behavioral methods in an abstract/interface type which invokes a method in an implementation of a different abstract/interface type which has been passed-in as method argument into the strategy implementation)}}

• java.util.Comparator#compare(), executed by among others Collections#sort().
• javax.servlet.http.HttpServlet, the service() and all doXXX() methods takeHttpServletRequest and HttpServletResponse and the implementor has to process them (and not to get hold of them as instance variables!).
• javax.servlet.Filter#doFilter()

九、参考文献

1、http://en.wikipedia.org/wiki/Strategy_pattern

2、http://blog.csdn.net/rocket5725/article/details/4327497

3、《head first 设计模式》

4、http://stackoverflow.com/questions/1673841/examples-of-gof-design-patterns