Java设计模式之策略模式

定义

该模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的变化不会影响使用算法的客户。策略模式属于对象行为模式，它通过对算法进行封装，把使用算法的责任和算法的实现分割开来，并委派给不同的对象对这些算法进行管理。

结构

策略模式的主要角色如下：

• 抽象策略类：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。
• 具体策略类：实现了抽象策略定义的接口，提供具体的算法实现或行为。
• 环境类：持有一个策略类的引用，最终给客户端调用。

案例

抽象策略类 

public interface Strategy {
    void show();
}

创建具体策略类 

public class StrategyA implements Strategy  {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("策略A展示");
    }
}

public class StrategyB implements Strategy {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("策略B展示");
    }
}

 创建环境类

public class SalesMan {
    private Strategy strategy;

    public SalesMan(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void show(){
        strategy.show();
    }
}

测试 

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SalesMan salesMan = new SalesMan(new StrategyA());
        salesMan.show();
        System.out.println("==============");
        salesMan = new SalesMan(new StrategyB());
        salesMan.show();
    }
}

运行结果如下 

策略A展示

==============

策略B展示

使用哪种策略由客户端来决定，但是需要通过一个环境类（SalesMan）来执行具体策略

优点

• 策略类之间可以自由切换由于策略类都实现同一个接口，所以使它们之间可以自由切换。
• 易于扩展增加一个新的策略只需要添加一个具体的策略类即可，基本不需要改变原有的代码，符合“开闭原则”
• 避免使用多重条件选择语句（if else），充分体现面向对象设计思想。

缺点

• 客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略类。
• 策略模式将造成产生很多策略类，可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。

使用场景

• 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种时，可将每个算法封装到策略类中。
• 一个类定义了多种行为，并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现，可将每个条件分支移入它们各自的策略类中以代替这些条件语句。
• 系统中各算法彼此完全独立，且要求对客户隐藏具体算法的实现细节时。
• 系统要求使用算法的客户不应该知道其操作的数据时，可使用策略模式来隐藏与算法相关的数据结构。
• 多个类只区别在表现行为不同，可以使用策略模式，在运行时动态选择具体要执行的行为。

JDK源码解析

Arrays中的sort中的Comparator参数使用的是策略模式

public class demo {
    public static void main(String[] args) {

        Integer[] data = {12, 2, 3, 2, 4, 5, 1};
        // 实现降序排序
        Arrays.sort(data, new Comparator<Integer>() {
            public int compare(Integer o1, Integer o2) {
                return o2 - o1;
            }
        });
        System.out.println(Arrays.toString(data)); //[12, 5, 4, 3, 2, 2, 1]
    }
}

进入sort方法可以看到

    public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {
        if (c == null) {
            sort(a);
        } else {
            if (LegacyMergeSort.userRequested)
                legacyMergeSort(a, c);
            else
                TimSort.sort(a, 0, a.length, c, null, 0, 0);
        }
    }

对参数进行判断，查看是否重写了compare()方法，因此可以判断出Comparator类中compare方法是可以进行重写的即，Comparator是一个抽象策略类。如果重写的话进入TimSort中的sort方法

static <T> void sort(T[] a, int lo, int hi, Comparator<? super T> c,
                         T[] work, int workBase, int workLen) {
        assert c != null && a != null && lo >= 0 && lo <= hi && hi <= a.length;

        int nRemaining  = hi - lo;
        if (nRemaining < 2)
            return;  // Arrays of size 0 and 1 are always sorted

        // If array is small, do a "mini-TimSort" with no merges
        if (nRemaining < MIN_MERGE) {
            int initRunLen = countRunAndMakeAscending(a, lo, hi, c);
            binarySort(a, lo, hi, lo + initRunLen, c);
            return;
        }

参数c是Comparator类型的，又调用了countRunAndMakeAscending()方法

    private static <T> int countRunAndMakeAscending(T[] a, int lo, int hi,
                                                    Comparator<? super T> c) {
        assert lo < hi;
        int runHi = lo + 1;
        if (runHi == hi)
            return 1;

        // Find end of run, and reverse range if descending
        if (c.compare(a[runHi++], a[lo]) < 0) { // Descending
            while (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) < 0)
                runHi++;
            reverseRange(a, lo, runHi);
        } else {                              // Ascending
            while (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) >= 0)
                runHi++;
        }

        return runHi - lo;
    }

这里调用了compare()方法，并且根据不同条件走不同策略的排序方法。