C++设计模式一--StrategyPattern（策略模式）

定义

　　策略模式定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，让他们之间可以相互替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。策略模式主要围绕可以互换的算法来创建成功业务的。

设计原则一（封装变化）

　　找出应用中可能需要变化之处，把他们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起

设计原则二

　　针对接口编程，而不是针对实现编程。针对接口编程也就是针对超类型（supertype）编程，也就是说变量的声明应该是超类类型。

策略模式主要运用了以上两个设计原则，如下通过一个示例来说明策略模式：
现要实现一组鸭子类，其属性如下表所示：

根据设计原则一需要把叫声和飞行单独封装成不同的算法：

类图：

Quack(算法)：

/*-----------------------Quack(算法)------------------------*/
// Quack算法接口
class QuackBehavior {
public:
    virtual void quack() = 0;   
};

// 实现鸭子呱呱叫
class Quack : public QuackBehavior {
public:
    void quack() 
    {
        cout << "Quack" << endl;
    }
};

// 橡皮鸭子吱吱叫
class Squeak : public QuackBehavior {
public:
    void quack() 
    {
        cout << "Squeak" << endl;
    }
};

// 什么都不做，不会叫
class MuteQuack : public QuackBehavior {
public:
    void quack() 
    {
        cout << "MuteQuack" << endl;
    }
};

Fly(算法)：

/*--------------------Fly(算法)-------------------------*/
// Fly算法接口
class FlyBehavior {
public:
    virtual void fly() = 0;
};

// 实现鸭子飞行
class FlyWithWings : public FlyBehavior {
    void fly()
    {
        cout << "FlyWithWings" << endl;
    }
};

// 什么都不做，不会飞
class FlyNoWay : public FlyBehavior {
    void fly()
    {
        cout << "FlyNoWay" << endl;
    }
};

// 像火箭一样飞
class FlyRocketPowered : public FlyBehavior {
    void fly()
    {
        cout << "FlyRocketPowered" << endl;
    }
};

下面实现鸭子类（使用算法的客户）：

// 鸭子超类
class Duck {
private:
    FlyBehavior* m_flyBehavior;
    QuackBehavior* m_quackBehavior;

public:
    void setFlyBehavior(FlyBehavior* flyBehavior)
    {
        m_flyBehavior = flyBehavior;
    }
    void setQuackBehavior(QuackBehavior* quackBehavior)
    {
        m_quackBehavior = quackBehavior;
    }
    void performFly()
    {
        m_flyBehavior->fly();
    }
    void performQuack()
    {
        m_quackBehavior->quack();
    }

    virtual void swim() {}
    virtual void display() {}
};

// 绿头鸭
class MallardDuck : public Duck {
public:
    MallardDuck()
    {
        this->setQuackBehavior(new Quack());
        this->setFlyBehavior(new FlyWithWings());
    }

    void display()
    {
        cout << "I'm a real Mallard duck!" << endl;
    }
};

// 模型鸭
class ModelDuck : public Duck {
public:
    ModelDuck()
    {
        this->setQuackBehavior(new Quack());
        this->setFlyBehavior(new FlyNoWay());
    }

    void display()
    {
        cout << "I'm a model duck!" << endl;
    }
};

// 橡皮鸭
class RubberDuck : public Duck {
public:
    RubberDuck()
    {
        this->setQuackBehavior(new Squeak());
        this->setFlyBehavior(new FlyNoWay());
    }

    void display()
    {
        cout << "I'm a model duck!" << endl;
    }
};

功能测试：

int main()
{
    Duck* mallard = new MallardDuck();
    mallard->performQuack();
    mallard->performFly();

    Duck* rubber = new RubberDuck();
    rubber->performQuack();
    rubber->performFly();
}

运行结果：

当然策略模式允许在运行时改变属性（算法），如下所示：

int main()
{
    Duck* rubber = new RubberDuck();
    rubber->performQuack();
    rubber->performFly();
    // 改变橡皮鸭的飞行属性
    rubber->setFlyBehavior(new FlyRocketPowered());
    rubber->performFly();
}

运行结果：

总结：

Context(鸭子):
　　1、需要使用ConcreteStrategy（此处为setFlyBehavior和setQuackBehavior）提供的算法。
　　2、内部维护一个Strategy（此处为m_flyBehavior和m_quackBehavior）的实例。
　　3、负责动态设置运行时Strategy具体的实现算法。
　　4、负责跟Strategy之间的交互和数据传递。
Strategy(Quack/Fly)：
　　定义了一个公共接口，各种不同的算法以不同的方式实现这个接口，Context使用这个接口调用不同的算法，一般使用接口或抽象类实现。
ConcreteStrategy(具体策略类)：
　　实现了Strategy定义的接口，提供具体的算法实现。
应用场景：
　　1、 多个类只区别在表现行为不同，可以使用Strategy模式，在运行时动态选择具体要执行的行为。
　　2、 需要在不同情况下使用不同的策略(算法)，或者策略还可能在未来用其它方式来实现。
　　3、 对客户隐藏具体策略(算法)的实现细节，彼此完全独立。
优点：
　　1、 提供了一种替代继承的方法，而且既保持了继承的优点(代码重用)还比继承更灵活(算法独立，可以任意扩展)。
　　2、 避免程序中使用多重条件转移语句，使系统更灵活，并易于扩展。
　　3、 遵守大部分GRASP原则和常用设计原则，高内聚、低偶合。
缺点：
　　1、 因为每个具体策略类都会产生一个新类，所以会增加系统需要维护的类的数量。

本文完整代码下载地址：https://github.com/zhaoxd298/StrategyPattern