Java设计模式--策略模式【Strategy Pattern】

最新推荐文章于 2023-11-05 16:32:00 发布

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本文详细介绍了Java中的策略模式，这是一种行为设计模式，用于封装一系列算法并使它们可以互换。通过策略模式，算法的使用与算法本身分离，增强了系统的可维护性和可扩展性。文中通过排序算法的实例展示了如何实现策略模式，探讨了其优点如避免多重条件语句，以及缺点如客户端需了解所有策略类。

策略模式属于对象的行为模式。其用意是针对一组算法，将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中，从而使得它们可以相互替换。策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。

策略模式是对算法的包装，是把使用算法的责任和算法本身分割开来，委派给不同的对象管理。策略模式通常把一个系列的算法包装到一系列的策略类里面，作为一个抽象策略类的子类。用一句话来说，就是：“准备一组算法，并将每一个算法封装起来，使得它们可以互换”。

通用UML如下：

这个模式涉及到三个角色：

　　环境(Context)角色：持有一个Strategy的引用。

　　抽象策略(Strategy)角色：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体策略类所需的接口。

　　具体策略(ConcreteStrategy)角色：包装了相关的算法或行为。

下面以排序算法为例，利用策略模式，简要实现冒泡排序和选择排序算法。

首先定义抽象策略角色：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体策略类所需的接口。

代码如下：

package com.pattern.strategy;
/**
 * 策略模式的抽象策略角色：这里主要是定义抽象的排序算法
 * @author
 *
 */
public interface SortStrategy {
   public void sort(int[] arr);//定义抽象排序算法
}

其次定义排序的具体类，具体类包装了相关的算法或行为。

冒泡排序代码如下：

package com.pattern.strategy;
/**
 * 冒泡排序算法：从数组下标为0的位置开始，比较下标位置为0和1的数据，如果0号位置的大，则交换位置，如果1号位置大，则什么也不做，
 * 然后右移一个位置，比较1号和2号的数据，和刚才的一样，如果1号的大，则交换位置，以此类推直至最后一个位置结束，
 * 到此数组中最大的元素就被排到了最后，之后再根据之前的步骤开始排前面的数据，直至全部数据都排序完成
 * @author 
 *
 */
public class BubbleSort implements SortStrategy {
	@Override
	public void sort(int[] arr) {
		for(int i=0;i<arr.length;i++){
			for(int j=0;j<arr.length-1;j++){
				if(arr[j]>arr[j+1]){//相邻的两个数，如果前面的数大，则交换位置
					int arrtemp=arr[j];
					arr[j]=arr[j+1];
					arr[j+1]=arrtemp;
				}
			}
		}

	}

}

选择排序代码如下：

package com.pattern.strategy;
/**
 * 选择排序算法：在选择排序中，不再只比较两个相邻的数据。
 * 因此需要记录下某一个数据的下标，进行选择排序就是把所有的数据扫描一遍，从中挑出（按从小到大排序）最小的一个数据，
 * 这个最小的数据和最左端下标为0的数据交换位置。之后再次扫描数据，从下标为1开始，还是挑出最小的然后和1号位置进行交换，这个过程一直持续到所有的数据都排定。
 * 而程序中需要有一个标识变量来标识每次挑出最小数据的下标
 * @author 
 *
 */
public class SelectSort implements SortStrategy {

	public void sort(int[] arr) {
		for(int i=0;i<arr.length;i++){
			int index=i;
			for(int j=i+1;j<arr.length;j++){
				if(arr[index]>arr[j]){//记录相对较小的数值的下标
					index=j;
				}
			}
			int t=arr[index];//交换最小的数值位置，直到最前面
			arr[index]=arr[i];
			arr[i]=t;
		}
	}
}

环境角色：

package com.pattern.strategy;
/**
 * 策略模式环境上下文角色
 * @author 
 *
 */
public class SortContext {
   private SortStrategy strategy;//持有一个具体的策略对象

public SortContext(SortStrategy strategy) {
	super();
	this.strategy = strategy;
}

public void sort(int[] arr){
	this.strategy.sort(arr);
} 
}

客户端类：

package com.pattern.strategy;
/**
 * 客户端测试
 * @author 
 *
 */
public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		int[] arr={23,2,56,1,78,9,11,98,10,45};
		SortStrategy s=new BubbleSort();
		SortContext context=new SortContext(s);
		context.sort(arr);
		System.out.println("冒泡排序结果:");
		for(int i=0;i<arr.length;i++){
			System.out.print(arr[i]+"  ");
		}
		int[] arr2={23,2,56,1,78,9,11,98,10,45};
		SortStrategy s2=new SelectSort();
		SortContext context2=new SortContext(s2);
		context2.sort(arr2);
		System.out.println("");
		System.out.println("选择排序结果:");
		for(int i=0;i<arr2.length;i++){
			System.out.print(arr2[i]+"  ");
		}
	}
}

输出结果：

从上面的示例可以看出，策略模式仅仅封装算法，提供新的算法插入到已有系统中，以及老算法从系统中“退休”的方法，策略模式并不决定在何时使用何种算法。在什么情况下使用什么算法是由客户端决定的。