设计模式

Appearance

策略模式（Strategy Pattern）笔记 ​

定义 ​

策略模式是一种行为设计模式，它定义了一系列算法，将每个算法封装起来，并使它们可以相互替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

英文原文定义：

The Strategy Pattern defines a family of algorithms, encapsulates each one, and makes them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients that use it.

核心概念 ​

策略模式通过将算法封装在独立的策略类中，使得它们可以相互替换，而不影响客户端代码。这种模式基于组合而非继承，更符合"开闭原则"。

主要角色 ​

  1. Context（上下文）：维护一个对Strategy对象的引用
  2. Strategy（策略接口）：定义所有支持的算法的公共接口
  3. ConcreteStrategy（具体策略）：实现Strategy接口的具体算法类

优缺点 ​

优点 ​

  • 避免多重条件语句：替代大量的if-else或switch-case语句
  • 开闭原则：无需修改上下文即可引入新策略
  • 算法复用：可在不同环境中复用相同的策略
  • 运行时切换算法：可以在运行时动态切换对象使用的算法

缺点 ​

  • 客户端必须了解策略差异：客户端需要知道不同策略的区别以选择合适的策略
  • 增加对象数量：每个策略都是一个类，可能增加系统中对象的数量
  • 通信开销：策略与上下文之间可能需要共享数据，增加了通信开销

解决的问题 ​

策略模式主要解决以下经典问题：

  1. 多种算法变体：当一个系统需要在多种算法中选择一种时
  2. 算法频繁变化：当算法需要经常变化或扩展时
  3. 隐藏复杂逻辑：当需要隐藏复杂的、与算法相关的数据结构时
  4. 消除条件语句：当需要消除大量的条件语句时

实现注意事项 ​

  1. 策略接口设计：确保策略接口足够通用，能够支持所有具体策略
  2. 上下文角色：上下文可以负责策略的创建和销毁，或者由客户端负责
  3. 共享数据：考虑策略是否需要访问上下文中的数据，以及如何传递
  4. 策略选择：明确策略选择的责任方（客户端或上下文）
  5. 性能考量：频繁创建和销毁策略对象可能影响性能，考虑对象池

与其他模式的关系 ​

相似模式区分 ​

  1. 状态模式：

    • 策略模式：客户端主动选择策略，策略之间通常不了解彼此
    • 状态模式：状态转换通常由上下文或状态自身控制，状态之间可能相互了解

  2. 命令模式：

    • 策略模式：关注算法选择
    • 命令模式：关注请求的封装和参数化

  3. 模板方法模式：

    • 策略模式：使用对象组合，运行时改变行为
    • 模板方法模式：使用类继承，编译时确定算法框架

常见搭配组合 ​

  1. 策略模式 + 工厂模式：用于创建具体的策略对象
  2. 策略模式 + 享元模式：共享策略对象以减少内存开销
  3. 策略模式 + 装饰器模式：动态添加策略行为

典型应用场景 ​

  • 支付系统（不同支付方式）
  • 排序算法（不同排序策略）
  • 压缩算法（不同压缩策略）
  • 导航系统（不同路径计算策略）
  • 折扣计算（不同折扣策略）

代码示例（伪代码） ​

java
// 策略接口
interface SortingStrategy {
    void sort(int[] data);
}

// 具体策略
class BubbleSort implements SortingStrategy {
    public void sort(int[] data) { /* 冒泡排序实现 */ }
}

class QuickSort implements SortingStrategy {
    public void sort(int[] data) { /* 快速排序实现 */ }
}

// 上下文
class Sorter {
    private SortingStrategy strategy;
    
    public void setStrategy(SortingStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
    
    public void executeSort(int[] data) {
        strategy.sort(data);
    }
}

// 客户端代码
Sorter sorter = new Sorter();
sorter.setStrategy(new QuickSort());
sorter.executeSort(data);