Java设计模式中的策略模式如何实现

1 概述

在平时开发中，往往会遇到这样一种情况，实现一种功能有很多种算法或者策略，我们可以根据不同的算法或者策略来实现这种功能。比如：想要计算一种计算物流的计算方式，都是计费，不同的快递有不同的计费方式，像京东快递、百世快递、圆通快递。它们之间计算运费的方式都是不同的。那我们怎么来实现呢？简单的就是if...else...或者switch...case...。这两种实现方式被称之为硬编码。如果又新增了一种计费方式像韵达快递，那么就要去修改我们算法的源代码。这样会使代码变的较为臃肿，维护困难。

所以，我们需要想要实现一种方式就是各自有各自的算法，只需要在客户端选择哪种方式去调用就好了。

2 策略模式

2.1 组成部分

环境类（Context）：用一个ConcreteStrategy对象来配置。维护一个对Strategy对象的引用。可以定义一个接口来让Strategy访问他的数据。

抽象策略类（Strategy）：定义所有支持算法的公共接口。Context使用这个接口来调用某ConcreteStrategy定义的算法。

具体策略类（ConcreteStrategy）：以Strategy接口实现具体的算法。

2.2 代码示例

以不同快递公司运费为例：

步骤一：定义一个抽象策略类（计费方式）

public interface CommandStrategy {
    /**
     * 计费方式
     * @param message
     */
    void calMoney(String message);
}

步骤二：定义具体的策略类（不同算法类实现该接口）

public class BaiShiCommand implements CommandStrategy {
    /**
     * 百世快递计费方式
     * @param message
     */
    @Override
    public void calMoney(String message) {
        System.out.println("百世快递收费方式："+"起步20，每公斤6元");
    }
}

public class JingDongCommand implements CommandStrategy {
    /**
     * 京东快递计费方式
     * @param message
     */
    @Override
    public void calMoney(String message) {
        System.out.println("京东快递收费方式："+"起步30，每公斤5元");
    }
}

public class YuanTongCommand implements CommandStrategy {
    /**
     * 圆通快递计费方式
     * @param message
     */
    @Override
    public void calMoney(String message) {
        System.out.println("圆通快递收费方式："+"起步10，每公斤8元");
    }
}

步骤三：定义环境类

public class CommandContext {
    public CommandStrategy getInstance(String commandType) {
        CommandStrategy commandStrategy = null;
        Map allClazz = CommandEnum.getAllClazz();
        //拿到对应算法类对应的路径
        String clazz = allClazz.get(commandType.trim().toLowerCase());
        if (StringUtils.isNotEmpty(clazz)) {
            try {
                try {
                    //创建一个对象实例
                    commandStrategy = (CommandStrategy) Class.forName(clazz).newInstance();//调用无参构造器创建实例
                } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("commandStrategy:"+commandStrategy);
        return commandStrategy;
    }
}

定义一个枚举类：

public enum CommandEnum {
    JingDong("京东", "com.liubujun.design.command.JingDongCommand"), BaiShi("百世", "com.liubujun.design.command.BaishiCommand"), YuanTong("圆通", "com.liubujun.design.command.YuanTongCommand");
    private String name;
    private String clazz;
    public static Map getAllClazz() {
        Map map = new HashMap<>(8);
        System.out.println("==================="+Arrays.toString(CommandEnum.values())+"================");
        for (CommandEnum commandEnum : CommandEnum.values()) {
            map.put(commandEnum.getCommand(), commandEnum.getClazz());
        }
        return map;
    }
    public String getCommand() {
        return name;
    }
    CommandEnum(String command, String clazz) {
        this.name = command;
        this.clazz = clazz;
    }
    public void setCommand(String command) {
        this.name = command;
    }
    public String getClazz() {
        return clazz;
    }
    public void setClazz(String clazz) {
        this.clazz = clazz;
    }
}

客户端：

public class MainStart {
    public static void main(String[] args) {
        String message = "京东";
        CommandContext commandContext = new CommandContext();
        //拿到message对应算法的对象实例
        CommandStrategy commandStrategy = commandContext.getInstance(message);
        commandStrategy.calMoney(message);
    }
}

这样在客户端就可以直接调用哪一种快递的计费方式了

2.3 优缺点

优点：

1) 相关算法系列 Strategy类层次为Context定义了一系列的可供重用的算法或行为。 继承有助于析取出这些算法中的公共功能。

2) 提供了可以替换继承关系的办法： 继承提供了另一种支持多种算法或行为的方法。你可以直接生成一个Context类的子类，从而给它以不同的行为。但这会将行为硬行编制到 Context中，而将算法的实现与Context的实现混合起来,从而使Context难以理解、难以维护和难以扩展，而且还不能动态地改变算法。最后你得到一堆相关的类 , 它们之间的唯一差别是它们所使用的算法或行为。 将算法封装在独立的Strategy类中使得你可以独立于其Context改变它，使它易于切换、易于理解、易于扩展。

3) 消除了一些if else条件语句 ：Strategy模式提供了用条件语句选择所需的行为以外的另一种选择。当不同的行为堆砌在一个类中时 ,很难避免使用条件语句来选择合适的行为。将行为封装在一个个独立的Strategy类中消除了这些条件语句。含有许多条件语句的代码通常意味着需要使用Strategy模式。

4) 实现的选择 Strategy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 /空间权衡取舍要求从不同策略中进行选择。

缺点：

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: 本模式有一个潜在的缺点，就是一个客户要选择一个合适的Strategy就必须知道这些Strategy到底有何不同。此时可能不得不向客户暴露具体的实现问题。因此仅当这些不同行为变体与客户相关的行为时 , 才需要使用Strategy模式。

2 ) Strategy和Context之间的通信开销 ：无论各个ConcreteStrategy实现的算法是简单还是复杂, 它们都共享Strategy定义的接口。因此很可能某些 ConcreteStrategy不会都用到所有通过这个接口传递给它们的信息；简单的 ConcreteStrategy可能不使用其中的任何信息！这就意味着有时Context会创建和初始化一些永远不会用到的参数。如果存在这样问题 , 那么将需要在Strategy和Context之间更进行紧密的耦合。

3 )策略模式将造成产生很多策略类：可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。 增加了对象的数目 Strategy增加了一个应用中的对象的数目。有时你可以将 Strategy实现为可供各Context共享的无状态的对象来减少这一开销。任何其余的状态都由 Context维护。Context在每一次对Strategy对象的请求中都将这个状态传递过去。共享的 Strategy不应在各次调用之间维护状态。