设计模式-18-策略模式(下)-行为型模式

本文通过实例讲解策略模式在处理大文件排序中的应用,从简单实现到代码优化与重构,展示了如何将策略模式用于解耦逻辑、控制复杂度并遵循设计原则,强调设计思想的重要性。

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上一节,我们主要介绍了策略模式的原理和实现,以及如何利用策略模式来移除if-else或者switch-case分支判断逻辑。今天,我们结合“给文件排序”这样一个具体的例子,来详细讲一讲策略模式的设计意图和应用场景。

除此之外,在今天的讲解中,我还会通过一步一步地分析、重构,给你展示一个设计模式是如何“创造”出来的。通过今天的学习,你会发现,设计原则和思想其实比设计模式更加普适和重要,掌握了代码的设计原则和思想,我们甚至可以自己创造出来新的设计模式

问题与解决思路

假设有这样一个需求,希望写一个小程序,实现对一个文件进行排序的功能。文件中只包含整型数,并且,相邻的数字通过逗号来区隔。如果由你来编写这样一个小程序,你会如何来实现呢?你可以把它当作面试题,先自己思考一下,再来看我下面的讲解。

你可能会说,这不是很简单嘛,只需要将文件中的内容读取出来,并且通过逗号分割成一个一个的数字,放到内存数组中,然后编写某种排序算法(比如快排),或者直接使用编程语言提供的排序函数,对数组进行排序,最后再将数组中的数据写入文件就可以了。

但是,如果文件很大呢?比如有10GB大小,因为内存有限(比如只有8GB大小),我们没办法一次性加载文件中的所有数据到内存中,这个时候,我们就要利用外部排序算法(具体怎么做,可以参看我的另一个专栏《数据结构与算法之美》中的“排序”相关章节)了。

如果文件更大,比如有100GB大小,我们为了利用CPU多核的优势,可以在外部排序的基础之上进行优化,加入多线程并发排序的功能,这就有点类似“单机版”的MapReduce。

如果文件非常大,比如有1TB大小,即便是单机多线程排序,这也算很慢了。这个时候,我们可以使用真正的MapReduce框架,利用多机的处理能力,提高排序的效率。

代码实现与分析

解决思路讲完了,不难理解。接下来,我们看一下,如何将解决思路翻译成代码实现。

我先用最简单直接的方式将它实现出来。具体代码我贴在下面了,你可以先看一下。因为我们是在讲设计模式,不是讲算法,所以,在下面的代码实现中,我只给出了跟设计模式相关的骨架代码,并没有给出每种排序算法的具体代码实现。感兴趣的话,你可以自行实现一下。

public class Sorter {
  private static final long GB = 1000 * 1000 * 1000;

  public void sortFile(String filePath) {
    // 省略校验逻辑
    File file = new File(filePath);
    long fileSize = file.length();
    if (fileSize < 6 * GB) { // [0, 6GB)
      quickSort(filePath);
    } else if (fileSize < 10 * GB) { // [6GB, 10GB)
      externalSort(filePath);
    } else if (file
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