策略模式：原理、应用与示例_策略模式的应用场景-优快云博客

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策略模式：原理、应用与示例

策略模式（Strategy Pattern）以其独特的设计理念和广泛的应用场景，为我们解决许多复杂的问题提供了有力的支持。

一、什么是策略模式

（一）定义与概念

策略模式是一种行为型设计模式，它定义了一系列算法，将每个算法都封装起来，并且使它们之间可以相互替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户。简单来说，就是把不同的策略封装成一个个独立的类，这些类实现相同的接口或继承相同的抽象类，这样在需要使用这些策略的地方，可以根据不同的情况灵活地选择和切换具体的策略。

（二）结构组成

抽象策略（Strategy）：定义了一个公共接口，所有具体的策略类都必须实现这个接口。这个接口通常包含了一些抽象方法，这些方法定义了具体策略类需要实现的行为。
具体策略（ConcreteStrategy）：实现了抽象策略接口的具体类，每个具体策略类对应一种具体的算法或行为。它们负责实现抽象策略中定义的方法，提供具体的实现逻辑。
环境（Context）：持有一个抽象策略类的引用，通过这个引用调用具体策略类的方法。环境类可以根据不同的条件或用户的选择，动态地切换具体的策略对象，从而实现不同的行为。

二、策略模式的优势

（一）提高代码的可维护性和可扩展性

当需要添加新的策略时，只需要创建一个新的具体策略类并实现抽象策略接口，而不需要修改现有的代码。这使得代码的维护和扩展变得更加容易，符合开闭原则（Open - Closed Principle），即软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。

（二）增强代码的复用性

不同的具体策略类可以被不同的环境类所复用。例如，在一个电商系统中，计算商品折扣的策略可以在订单处理模块和促销活动模块中复用，提高了代码的复用率，减少了代码的冗余。

（三）实现算法的动态切换

在程序运行时，可以根据不同的条件动态地选择不同的策略。比如在一个游戏中，角色可以根据不同的游戏场景和玩家的操作，动态地切换不同的攻击策略，增强了程序的灵活性和适应性。

三、策略模式一般用在什么场景

（一）算法的多样性和可切换性

排序算法：在一个数据处理系统中，可能需要对不同类型的数据进行排序，如整数、字符串、自定义对象等。可以使用策略模式，将不同的排序算法（如冒泡排序、快速排序、插入排序等）封装成具体的策略类，根据数据的特点和需求动态地选择合适的排序算法。
支付方式：在电商系统中，用户可以选择不同的支付方式，如支付宝、微信支付、银行卡支付等。将每种支付方式封装成一个具体的策略类，在用户下单时，根据用户的选择调用相应的支付策略进行支付操作。

（二）行为的变化和扩展

游戏角色行为：在游戏开发中，角色可能有多种行为，如攻击、防御、移动等。不同的角色可以有不同的行为策略，例如战士角色的攻击策略可能是近战高伤害，而法师角色的攻击策略可能是远程魔法攻击。通过策略模式，可以方便地为不同角色定义和切换不同的行为策略。
报表生成：在企业应用中，可能需要生成不同格式的报表，如PDF报表、Excel报表、HTML报表等。将每种报表生成方式封装成一个具体的策略类，根据用户的需求选择生成相应格式的报表。

（三）避免多重条件判断

在代码中，如果存在大量的if - else或switch - case语句来根据不同的条件执行不同的逻辑，代码会变得复杂且难以维护。使用策略模式可以将这些不同的逻辑封装成具体的策略类，从而避免复杂的条件判断，使代码更加清晰和简洁。

四、Java代码示例

（一）场景设定

假设我们正在开发一个图形绘制程序，需要绘制不同类型的图形，如圆形、矩形、三角形等。每种图形的绘制方式不同，我们可以使用策略模式来实现。

（二）代码实现

抽象策略类（ShapeStrategy）

public interface ShapeStrategy {
    void draw();
}

具体策略类（CircleStrategy、RectangleStrategy、TriangleStrategy）

public class CircleStrategy implements ShapeStrategy {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制圆形");
    }
}

public class RectangleStrategy implements ShapeStrategy {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制矩形");
    }
}

public class TriangleStrategy implements ShapeStrategy {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制三角形");
    }
}

环境类（ShapeContext）

public class ShapeContext {
    private ShapeStrategy shapeStrategy;

    public ShapeContext(ShapeStrategy shapeStrategy) {
        this.shapeStrategy = shapeStrategy;
    }

    public void executeStrategy() {
        shapeStrategy.draw();
    }
}

测试代码（Main类）

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用圆形策略
        ShapeContext circleContext = new ShapeContext(new CircleStrategy());
        circleContext.executeStrategy();

        // 使用矩形策略
        ShapeContext rectangleContext = new ShapeContext(new RectangleStrategy());
        rectangleContext.executeStrategy();

        // 使用三角形策略
        ShapeContext triangleContext = new ShapeContext(new TriangleStrategy());
        triangleContext.executeStrategy();
    }
}

（三）代码解析

在上述代码中，ShapeStrategy是抽象策略接口，定义了draw方法，所有具体的图形绘制策略类都需要实现这个方法。CircleStrategy、RectangleStrategy和TriangleStrategy是具体策略类，分别实现了绘制圆形、矩形和三角形的逻辑。ShapeContext是环境类，它持有一个ShapeStrategy类型的引用，并通过executeStrategy方法调用具体策略类的draw方法。在Main类中，我们创建了不同的ShapeContext对象，并传入不同的具体策略类，从而实现了不同图形的绘制。

五、策略模式与其他设计模式的结合应用

（一）策略模式与工厂模式

在实际应用中，策略模式常常与工厂模式结合使用。工厂模式可以负责创建具体的策略对象，这样可以将对象的创建和使用分离，进一步提高代码的可维护性和可扩展性。例如，我们可以创建一个ShapeStrategyFactory类，根据传入的参数创建不同的ShapeStrategy对象。

public class ShapeStrategyFactory {
    public static ShapeStrategy createShapeStrategy(String shapeType) {
        switch (shapeType) {
            case "circle":
                return new CircleStrategy();
            case "rectangle":
                return new RectangleStrategy();
            case "triangle":
                return new TriangleStrategy();
            default:
                return null;
        }
    }
}

在Main类中，可以这样使用：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeStrategy circleStrategy = ShapeStrategyFactory.createShapeStrategy("circle");
        ShapeContext circleContext = new ShapeContext(circleStrategy);
        circleContext.executeStrategy();
    }
}

（二）策略模式与状态模式

策略模式和状态模式在结构上有一定的相似性，它们都涉及到多个具体的类实现一个公共的接口或抽象类。状态模式主要用于对象的状态变化和行为变化，而策略模式更侧重于算法的选择和切换。在一些复杂的系统中，可能会同时使用这两种模式。例如，在一个自动售货机系统中，售货机的不同状态（如空闲、投币、出货等）可以使用状态模式来管理，而在每个状态下的具体操作（如计算找零、出货逻辑等）可以使用策略模式来实现。

六、总结

策略模式作为一种强大的设计模式，为我们在软件开发中处理算法多样性和行为变化提供了一种优雅的解决方案。通过将算法封装成独立的策略类，实现了算法的可替换性和可扩展性，提高了代码的质量和可维护性。在实际应用中，我们可以根据具体的需求和场景，灵活地运用策略模式，并结合其他设计模式，构建出更加高效、灵活和可维护的软件系统。希望通过本文的介绍，能让大家对策略模式有更深入的理解和认识，在今后的开发工作中能够熟练运用这一模式解决实际问题。