例说策略模式(Strategy Pattern)

策略模式

      这个模式被HEAD FIRST 设计模式放到了第一章，重要性可见一斑，类似于日常理解的“委托"概念，客户发布了一个需求，任何能满足这个需求的都可以来争取成为"代理人"，通过代理人完成具体的操作，如果代理人在工作时被因故撤职，客户会选择其它代理人完成操作，李某某案基本使用的就是这种模式，算了，换个例子，以政府和承包商之间的关系，具体阐明下策略模式到底是个啥。

     本文里的政府以铁道部(原)为例，在建国之初的中国铁路建设一张白纸，铁道部想要按照上级要求建造新中国铁路网，于是发布了一个公告，兹准备修铁路，任何符合以下条件要求的单位或个人请来竞标。具体要求如下：

     1) 会修建站台

     2) 会建造新车皮

     3) 会修建铁轨

     4) 会设计信号灯

     5) 会日常维护

     于是，一张附有要求的清单被贴了出来，内容如下                                           

      当时有三家厂商(A、B、C)能够完成这些要求，于是前来竞标，各自带着自己的竞标方案(具体实现方式)前来，政府也成立了专门的办公室(RallwayConstructable 类型实例变量)负责相关业务，将竞标成功的厂商作为官方指定(set方法)，并且执行官方指定厂商的设计方案(perform)方法，于是形成了下面一种关系

                             

这种基本关系中存在三方

      a) 甲方，政府，也称客户方，铁道部(原)接到上级的要求和预算后来做这件事，他要求新建站台、车皮、铁轨、信号灯及维护事宜，具体怎么做，使用什么技术方案和手段来做。政府不重点关注，他关心的是谁能够以最优策略完成这件事（实际开发中客户方需要了解每个策略算法的异同以供做出选择），在预算范围内保质保量完成且维护良好，这样向上级好汇报，可见甲方的关注点是RallwayConstructable，不管哪个厂商，只要能低价高质的完成这个关注点，就选谁。

      Government类中RallwayConstructable类型变量代表的是被选中的承包商基类变量，set方法表示选定某个承包商，perform方法类似于验收执行，调用的是官方指定承包商的具体方案。

      b) 关注接口层，这个是策略模式中比较重要的组件，以一个接口表示要求，政府要把修建站台、铁轨等这些繁杂的事情委托给承包商去做，首先要提要求，类似以规范一样下发给所有潜在承包商，如果你能够实现这些规范里的所有要求，政府不关心你是A/B/C，一视同仁的视为RallwayConstructable对象，并在选中某厂商后执行他的具体操作。

      RalllwayConstructable 接口类似于资格证书，拥有该证书的才有资格参与竞标，Government类中的实例变量是RallwayConstructable类型而非某个具体厂商类型，是因为政府关注点在资格上且可能随时更换厂商，这就是设计模式中的一个重要原则——面向接口、而非面向实现的编程。

      c) 乙方，承包商，也成执行方，众多厂商为了能够具备竞标资格，需实现RallwayConstructable接口，每个厂商的实现方式不同，采用何种技术手段来修建站台、铁轨，建造车皮及维护等，具体的执行是厂商类中需要关注的地方，因为在甲方眼里他们不是vendor而是RallwayConstructable，即使被选中也面临着被替换的风险。

     具体代码如下：

RailwayConstructable.java

RailwayConstructable.javapackage com.klpchan.strategypattern;    //承包商所必须具备的能力    public interface RailwayConstructable {    //修建站台    public void buildStation();    //制造车皮    public void createTrain();    //修筑铁轨    public void buildTrack();    //设计信号灯    public void designSignal();    //日常维护    public void maintain();}

Government.java

package com.klpchan.strategypattern;public class Government {    //将修建铁路行为委托给一个承包商，具体怎么做由承包商决定    RailwayConstructable mRailwayConstructor;    //执行修建站台业务    public void  performBuildStation() {        mRailwayConstructor.buildStation();    }    //执行建造车皮业务    public void performCreateTrain() {        mRailwayConstructor.createTrain();    }    //执行建造铁轨业务    public void performBuildTrack() {        mRailwayConstructor.buildTrack();    }    //执行建立信号灯业务    public void performDesignSignal() {        mRailwayConstructor.designSignal();    }    //执行后期维护业务    public void performMaintain() {        mRailwayConstructor.maintain();    }    public RailwayConstructable getRailwayConstructor() {        return mRailwayConstructor;    }    //选择一个具有指定要铁路建造能力的承包商    public void setRailwayConstructor(RailwayConstructable mRailwayConstructor) {        this.mRailwayConstructor = mRailwayConstructor;    }}

VendorA.java

package com.klpchan.strategypattern;    //承包商A因实现了指定接口，因此具备参与竞标的要求。可供政府选择。    public class VendorA implements RailwayConstructable{    //承包商A建造站台的方法实现，每个承包商都会有自己的方法，必须要实现是政府所要求。    @Override    public void buildStation() {        // TODO Auto-generated method stub        System.out.println("vendor A build the station!");    }    @Override    public void createTrain() {       // TODO Auto-generated method stub       System.out.println("vendor A create the train!");    }    @Override    public void buildTrack() {       // TODO Auto-generated method stub       System.out.println("vendor A build the track!");    }    @Override    public void designSignal() {       // TODO Auto-generated method stub       System.out.println("vendor A design the signal light!");    }    @Override    public void maintain() {       // TODO Auto-generated method stub       System.out.println("vendor A maintain!");    }}

      其它厂商B/C和A类似，只是把打印语句中的A换成对应名即可，Government类设置某个厂商类后，进行perform操作，可以在运行时动态切换厂商类，此时的厂商类本质上已经是具体实现的算法策略，不同的厂商有着不同的策略，客户有很多策略可供选择，选中后使用的就是该策略提供的方法，一个策略包括了所有协议里规定要求的具体实现，众多厂商形成就是众多策略，形成了策略簇，用户可以随时改变已选策略。这就引出了算法策略的官方定义，如下：

      定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

      官方定义中的算法族就是众多厂商所提供的的策略族，它们之间可以互相替换，且政府不关心厂商是否改变具体实现步骤，政府相信猫论，厂商负责实现。

延伸

      随着相关技术的发展，术业有专攻，铁道部发现厂商A建造站台能力不错，但制造车皮的能力较差，厂商B在建造铁轨方面颇有心得，但对信号设计一窍不通，政府为了资源整合，取长补短，把具体的要求项目细化，形成了一份新的协议分拆成五分，众多厂商也放弃了自己并不擅长的领域，转而集中有限精力进行专项能力提升，从而形成了下面的局面：                                                                   

         

       政府为每个分项单独设立了协议要求，厂商A在站台建设及车皮建造方面有实力，厂商B和C也有自己实现的接口，这样的政府在完成每个任务时都单独进行招标，如修建站台时主要对VendorA和VendorB进行考核，这样的好处是完善了资源利用，对于每个细分要求都有针对性极强的算法族，代码清晰整洁，缺点是需要很多厂商算法类，实际上本图为了简易将待选策略的名字都命名为VendorA，VendorB等，实际开发中不应这样，应单独表明某个具体用途的算法类名称，如VendorA实现了StationBuilder和TrainCreater接口，为了代码清晰整洁，应该分拆了两个类分别实现对应的接口，类名可以根据需求取类似于StationBuildVendorA和TrainCreaterVendorA以示区别。

      该延伸关系更符合实际，也使用了设计模式中的另一个重要原则——多用组合、少用继承，组合与继承较为重要的区别是该协议是否为所有子类所实现，应用到本例中可以这样理解，政府并没有傻到每次兴建铁路都需要把五项措施全做一遍的地步，如果以Government为父类，以地方铁路局为子类，上海铁路局可能关注更多的是高尖端技术如信号灯设计和日常维护，而基建相对落后的兰州铁路局侧重于站台建设及铁轨铺设，子类只需要组合自己感兴趣的关注点接口即可，而不用像采用继承关系那样每个接口都重写实现，增加了灵活性和动态修改能力。

     实践学习到此结束，理论部分内容简单整理如下：

结构图

 

参与者

     Strategy(策略，上图中的Compositor) ，定义了所有算法的公共接口。

     ConcreateStrategy(具体策略，以Strategy接口实现某些具体算法)

     Context 维护一个对于Strategy对象的引用，使用ConcreteStrategy来配置。

适用场景

    a) 众多策略类仅是行为有所不同，“策略”实现用多个行为中的一个行为来配置方法

    b) 需要实现一个算法的不同变体时，考虑空间/时间权衡的算法

    c)一个类中通过if-else组织起来的同类型不同行为。

效果

    + 相关算法系列，Strategy与具体算法间的继承关系，有利于析出算法族的公共部分。

    + 组合替代继承，上文已解释，通过组合增加可维护、可扩展性，且可以动态改变具体算法。

    + 消除代码if-else语句，含有较多条件语句可考虑用该模式——千万别犯模式病，看到if/else就像策略模式。

    + 实现选择，客户根据时间/空间性能权衡取舍选择不同策略实现。

    -  客户需了解策略之间的异同，具体算法可暴露整体解决思路给客户，但具体算法与数据结构不宜暴露。

    -  Context与Strategy的通信开销，不同策略使用不同数据结构，有可能造成部分对象的无效初始化。

    -  增加对象数目，以致产生大量具体算法类。

源代码场景举例

     在Android开发中应用较为普遍的setOnClickListener方法，就用到了策略模式，系统框架层写好了特定的控件如按钮等，需要开发者为其设置监听器，而任意监听器都有个onClick方法，这就是算法，控件代码中存有个onClickListener对象，在控件被点击时调用选定监听器的onClick方法，在不同的上下文环境下还可以动态改变监听器，这是策略模式的典型应用。

 

小结

      本文以政府和承包商的例子，阐述了策略模式的整体思想和具体内容，说明了设计模式中的两个重要原则及实现，出于简洁表示的目的，代表具体策略的厂商类我是用vendor来命名，实际开发中需针对不同协议拆分成对应算法类，作为对象行为型的策略模式，给出代码实例，测试运行较为简单所以未贴出结果，有兴趣可自行实现，国庆Happy~~

 

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