设计模式之策略模式

1. 问题引入

案例描述：

对于不同职位的员工，年终奖的计算方式不尽相同，并且职位的类别在可见的未来还会增加。试设计一个合适的年终奖计算方式，来适应这一情况。

问题抽象：

在某个问题中，针对不同的情况，会有不同的算法。而且，解决该问题的算法，未来很有可能会改变。

不同的时候需要不同的算法，并且我们不想支持我们并不使用的算法。 ——— 《设计模式，GOF》

2.解决方案

方案一：分情况考虑问题。

• 枚举职位，针对不同的职位选择不同的年终奖计算方案。
  代码如下：

  #include <iostream>using namespace std;typedef float Bonus;   //年终奖的金额class Context{}; //计算年终奖需要的上下文条件//枚举职位enum Position{    CEO,            // 首席执行官    PROGRAMMER,     // 程序猿    PM,             // 产品经理    ACCOUNTANT      // 会计};Bonus CEOBonus(const Context& context){    Bonus bonus = 0.0;    cout << "CEO的年终奖计算方式." << endl;    //...    return bonus;}Bonus ProgrammerBonus(const Context& context){    Bonus bonus = 0.0;    cout << "程序猿的年终奖计算方式." << endl;    //...    return bonus;}Bonus PMBonus(const Context& context){    Bonus bonus = 0.0;    cout << "PM的年终奖计算方式." << endl;    //...    return bonus;}Bonus AccountantBonus(const Context& context){    Bonus bonus = 0.0;    cout << "会计的年终奖计算方式." << endl;    //...    return bonus;}//年终奖的计算策略class BonusStategy{private:    Position m_pos; //职位public:    BonusStategy(Position pos) : m_pos(pos) {}    //改变职位    void changePos(Position pos)    {      m_pos = pos;    }    //获取当前职位    Position position() const    {      return m_pos;    }    Bonus CalBonus() const    {      Bonus bonus = 0.0;      Context context;      //Context的处理...      switch (m_pos)      {      case CEO:          bonus = CEOBonus(context);          break;      case PROGRAMMER:          bonus = ProgrammerBonus(context);          break;      case PM:          bonus = PMBonus(context);          break;      case ACCOUNTANT:          bonus = AccountantBonus(context);          break;      }      return bonus;    }};int main(){    BonusStategy bs(Position::PROGRAMMER);    Bonus bonus = bs.CalBonus();    return 0;}

  当职位种类数不变的情况下，这样的解决方案比较完美地解决了这个问题。其一是，我们可以将年终奖计算的函数放在一个文件下，将 BonusStategy 类放在另一个文件。当我们需要改变某个职位的年终奖计算方式时，只需修改计算函数，而不会影响 BonusStategy 类。 其二是，当我们需要改变一个人的职位时，只需要改变他的 Position 变量，不必考虑其他因素。 另外，这个方法比较通俗易懂，不涉及特别复杂的编程技巧，可读写较强。

  但是，这个方案也有两点弊端。其一是，冗余代码过多。实际上每个 BonusStategy 对象在 CalBonus() 函数中，只会选择一个分支，而它却存储了其他不需要的分支，更加耗费CPU。其二是，随着公司的规模不断扩大，不断有新的职位产生。当增加新的职位时，我们不仅需要增加其对应的枚举类型字段和年终奖计算函数，而且需要在 BonusStategy::CalBonus() 中的 switch 语句增加对应的 case 语句。
  如，当我们需要新增一个架构师（Architecte）时。我们需要先在 Position 类型中增加 ARCHITESTE 字段，然后，增加计算其年终奖的 Bonus ArchitecteBonus(const Context& context) 函数，最后需要在在 BonusStategy::CalBonus() 函数的 switch 语句中加入下列语句 :

  case ARCHITESTE:     bonus = ArchitecteBonus(context);     break;

方案二： 策略模式（Strategy）所提供的解决方案

• 将算法封装起来，并提供相同的接口，针对不同的职位，提供不同的算法实现。
  代码实现如下：

  #include <iostream>using namespace std;typedef float Bonus;   //年终奖的金额class Context {}; //计算年终奖需要的上下文条件class BonusStategy{public:    virtual Bonus CalBonus        (const Context& context) const = 0;};class CEOBonus : public BonusStategy{public:    virtual Bonus CalBonus        (const Context& context) const    {        Bonus bonus = 0.0;        cout << "CEO的年终奖计算方式." << endl;        //...        return bonus;    }};class ProgrammerBonus : public BonusStategy{public:    virtual Bonus CalBonus        (const Context& context) const    {        Bonus bonus = 0.0;        cout << "程序猿的年终奖计算方式." << endl;        //...        return bonus;    }};class PMBonus : public BonusStategy{public:    virtual Bonus CalBonus        (const Context& context) const    {        Bonus bonus = 0.0;        cout << "PM的年终奖计算方式." << endl;        //...        return bonus;    }};class AccountantBonus : public BonusStategy{public:    virtual Bonus CalBonus          (const Context& context) const    {        Bonus bonus = 0.0;        cout << "会计的年终奖计算方式." << endl;        //...        return bonus;    }};class Staff{private:    BonusStategy* m_bonusStategy;public:    Staff(BonusStategy* bonusStategy)        : m_bonusStategy(bonusStategy){}    Bonus CalBonus() const    {        Bonus bonus = 0.0;        Context context;        //Context的处理...        return m_bonusStategy->CalBonus(context);    }    ~Staff()    {        delete m_bonusStategy;    }};int main(){    Staff staff(new ProgrammerBonus);    Bonus bonus = staff.CalBonus();     return 0;}

  方案二恰好解决了方案一不足的两点。其一，每个 Staff 对象中只含有要用到的年终奖计算算法，节省内存以及运行时的CPU。其二，我们可以将 BonusStategy 类们和 Staff 类放在不同的文件下。当我们需要增加职位时，只需要增加一个派生自 BonusStategy 的子类， 对已存在的类不会产生任何影响。当我们需要改变 Staff 的职位时，只需要改变其 m_bonusStategy 成员变量即可。
  如，当我们需要增加一个架构师职位，只需要加入下列代码即可：

  class ArchitecteBonus : public BonusStategy{public:    virtual Bonus CalBonus           (const Context& context) const    {        Bonus bonus = 0.0;        cout << "架构师的年终奖计算方式." << endl;        //...        return bonus;    }};

  综合以上分析，可知：
  当选择的算法种类比较少，并且不会增加时，选择方案一可以在满足要求并较为完美地解决问题，并且代码简单易懂，可读性强。
  当算法种类较多，或者未来增加算法的可能性较大时，选择方案二可以较好的弥补方案一的不足，可扩展性强。

  3.策略模式的一般结构