设计模式 - 策略模式

最新推荐文章于 2024-04-15 15:24:11 发布

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本文详细介绍了策略模式在数据解析场景中的应用，通过封装不同协议的解析算法，实现了算法的独立性和可互换性。以FTP和HTTP协议为例，展示了如何通过策略模式轻松切换解析策略，以及策略模式的优缺点。此外，还探讨了策略模式与其他模式的区别，如状态模式，并提供了策略对象的创建、销毁策略和多种应用实例。

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Strategy Pattern，个人用的最多的一种模式之一。这种模式比较简单，但是却很有效。

意图

定义一系列的算法，把它们一个一个封装起来，并且使它们可以互相替换。本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。

结构

从结构上看策略模式还是蛮简单的，两个参与者：context和strategy。context会将它的客户的请求转发给context的策略对象。从而相应的策略对象可以完成客户的请求。

以前写过一个小小的网络监听软件，用来知道其他应用程序发送了什么文件。我们知道发送文件可以有很多方法：

1. 首先常用的ftp协议；

2. http协议也可以；

3. 还有其他的协议包括一些自定义协议。

网络抓包有很多办法，比如写一个SPI或者TDI驱动。都可以得到其他应用程序发送的数据。但是我们得到的是网络数据，也就是说这些数据会根据使用的协议不同而不同。比如发送一个文件，文件内容是hello world，那么假如使用http协议发送，网络抓包抓下来的数据就会像是：

xxxxx

hello world

xxxxx

文件内容处于数据包中，但是同时这个数据包还有其他的一些数据，比如http头。那么怎么提取出文件内容呢？这个时候就需要一套算法来提取。而且针对不同的协议需要不同的算法。我们可以用策略模式来封装不同协议的算法。

我们以ftp协议和http协议为例。

首先定义strategy基类：

[cpp]view plaincopy 
   
 class CProtocol  
 {  
 public:  
     virtual string GetFileContent(const string& data) = 0;  
 };  

很简单，就提供了一个函数GetFileContent，也就是从输入的网络包数据里面提取文件内容。

看看具体的实现：

[cpp]view plaincopy 
   
 class CHTTP: public CProtocol  
 {  
 public:  
     //分析传进来的数据data，从中找出发送的文件内容  
     virtual string GetFileContent(const string& data)  
     {  
         cout << "parse HTTP protocol\n";  
         return "xxxxxx";  
     }  
 };  
   
 class CFTP: public CProtocol  
 {  
 public:  
     //分析传进来的数据data，从中找出发送的文件内容  
     virtual string GetFileContent(const string& data)  
     {  
         cout << "parse FTP protocol\n";  
         return "yyyyy";  
     }  
 };  

FTP和HTTP对应的类可以各自实现各自提取文件内容的算法。

看看context类：

[cpp]view plaincopy 
   
 class CProtocolContext  
 {  
 public:  
     CProtocolContext(CProtocol* p, const string& path): m_protocol(p), m_cachepath(path){}  
     //我们的例子是个网络监听软件，当有其他进程发送文件的时候，  
     //这个函数将被调用。这里只是一个模拟  
     void DataReceived(const string& data)  
     {  
         string content = m_protocol->GetFileContent(data);  
         cout << "save content: \"" << content << "\" to cache file: " << m_cachepath << "\n";  
     }  
   
 protected:  
     string m_cachepath;  
     CProtocol* m_protocol;  
 };  

context类里面有一个策略对象，同时我还放了一个cache文件的路径，意思是可以把得到的文件内容存到本地cache文件中。里面有个函数DataReceived()，当监听代码（比如SPI,TDI等）截获一个网络数据包的时候，这个函数会被调用。这样，Context就可以使用相应的策略来分析数据包，从而得到数据包中的文件内容。如：

[cpp]view plaincopy 
   
 void Pattern_Strategy()  
 {  
     CFTP* ftp = new CFTP();  
     CProtocolContext* context = new CProtocolContext(ftp, "c:\\cache.txt");  
   
     //假设监听代码收到了一些数据  
     context->DataReceived("abcdaaaaaa");  
   
     CHTTP* http = new CHTTP();  
     context = new CProtocolContext(http, "c:\\cache.txt");  
     //假设监听代码收到了一些数据  
     context->DataReceived("abcdaaaaaa");  
 }  

我们可以看到，要切换策略，相当的简单，只需要创建一个新的策略，并传给context类就可以了。而且算法可以互相替换，因为它们的接口一样。当然使用不正确的策略，会导致得不到正确的结果。比如，我们得到了一些数据，这些数据是从ftp软件过来的，那么就可以用ftp算法来分析。如果发现一种软件不使用http和ftp，而是使用了bt协议，那么可以相应的增加一个strategy子类来处理bt协议。只需要创建一个bt协议的对象，并且传给context就可以了，不会影响到http和ftp。再如果，原来使用的是http1.0协议，现在想升级到http1.1，那么更新http协议strategy类就可以了，不会影响其他的strategy和context。
策略模式的优点：策略可以独立于它的客户而改变，比较容易切换和扩展。如上例中可以增加一个新的协议算法，并且可以很容易地切换不同的算法。

当然策略模式也有缺点：

1. 客户需要知道每个策略，这样才能选择一个正确的策略。往往我们在选择策略的时候还是使用了一个if-else或者switch。

2. 策略类和context类之间的通信，也是一种开销。

其实，策略模式还有个问题，就是谁来创建策略对象和销毁它？这个估计没有固定的套路吧，会有一些选择，比如：

1. 需要的时候创建，用完就销毁。

2. 将策略对象搞成singleton。其实状态模式里面经常可以这么干，但是策略模式的策略对象里面可能会保存一些上下文信息，因为策略对象通常封装了一些算法，可能会涉及一些上下文信息。那么假如搞成singleton的话，就不太合适了，因为策略对象内部的上下文数据可能是会变的。特别是并发的时候，估计会出问题。

3. 使用享元模式，将策略模式放到享元池里面。这样，需要使用策略模式的时候，可以先看看享元池里面有没有空闲的策略对象，如果有，就直接使用，如果没有，则新建一个。

可能还有其他办法，这里只是介绍几种常用的方法。

策略模式和状态模式的区别

如果仔细看策略模式的结构，我们会发现，这个图是不是跟状态模式一模一样啊？是的，确实一模一样。我把这个两种模式的结构图放到了一起，如下图。