23种设计模式 - 策略模式

模式定义

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一系列可互换的算法，并将每个算法封装成独立类，使得算法可以独立于客户端变化。该模式的核心思想是解耦算法的定义与使用，适用于需要动态切换行为或算法的场景，例如数控系统中的加工策略选择。

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模式结构

抽象策略类（Strategy）

• 定义算法的公共接口（如 execute()），声明策略的通用行为。
  具体策略类（ConcreteStrategy）
• 实现抽象策略接口，封装具体算法（如数控系统中的高速切削、精密切削等策略）。
  上下文类（Context）
• 持有策略对象的引用，通过接口调用具体策略的算法。

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适用场景

算法需要动态切换：如数控系统根据材料硬度自动选择切削策略。
避免多重条件分支：将复杂的条件逻辑拆分为独立的策略类。
隐藏算法实现细节：保护数控系统的核心加工逻辑不被客户端直接依赖。

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C++示例（数控系统场景）

场景说明：
数控机床根据加工需求（如材料类型）动态切换切削策略，例如高速切削和精密切削。

#include 
#include 

// 抽象策略类：切削策略接口
class MachiningStrategy {
public:
    virtual ~MachiningStrategy() = default;
    virtual void execute() const = 0;  // 执行切削操作
};

// 具体策略1：高速切削策略
class HighSpeedStrategy : public MachiningStrategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "执行高速切削：转速 2000 RPM，进给速度 500 mm/min" << std::endl;
    }
};

// 具体策略2：精密切削策略
class PrecisionStrategy : public MachiningStrategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "执行精密切削：转速 800 RPM，进给速度 100 mm/min" << std::endl;
    }
};

// 上下文类：数控机床控制器
class CNCMachine {
private:
    std::unique_ptr strategy_;  // 持有策略对象

public:
    void setStrategy(std::unique_ptr strategy) {
        strategy_ = std::move(strategy);
    }

    void performCutting() const {
        if (strategy_) {
            strategy_->execute();
        } else {
            std::cout << "未设置切削策略！" << std::endl;
        }
    }
};

// 客户端使用示例
int main() {
    CNCMachine machine;

    // 使用高速切削策略
    machine.setStrategy(std::make_unique());
    machine.performCutting();  // 输出高速切削参数[1][8]

    // 切换为精密切削策略
    machine.setStrategy(std::make_unique());
    machine.performCutting();  // 输出精密切削参数[3][6]

    return 0;
}

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代码解析
策略接口与实现

• MachiningStrategy 定义切削操作的通用接口，HighSpeedStrategy 和 PrecisionStrategy 分别实现具体算法。
  动态切换策略
• CNCMachine 通过 setStrategy 方法在运行时切换策略，调用 performCutting() 时执行当前策略。
  智能指针管理
• 使用 std::unique_ptr 自动管理策略对象生命周期，避免内存泄漏。

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优势与扩展

扩展性：新增切削策略只需添加具体策略类，无需修改数控机床控制器。
复用性：策略类可被多个数控系统组件共享（如刀具库管理模块）。
符合开闭原则：算法变化通过新增类实现，而非修改已有代码。