JS设计模式之策略模式：灵活、可扩展的编程利器

2024-10-14 21:18:33

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一. 前言

在 JavaScript 前端开发中，随着代码规模的增长和项目的复杂性，我们常常需要处理各种不同的条件和情况，而这可能导致代码变得冗长、难以维护。这时，我们就需要一种强大而灵活的编程模式来应对这些复杂的逻辑，策略模式就是其中之一。

策略模式是一种经典的设计模式，它通过将特定操作封装在独立的策略函数中，使得我们能够轻松地切换和组合不同的算法和策略。在 JavaScript 中，策略模式可以帮助我们处理各种条件判断、算法选择和逻辑分支，提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。

在本篇文章中，我们将详细学习 JavaScript 策略模式的工作原理和实现步骤，从基本概念开始，帮助我们理解什么是策略模式以及它的核心思想。

通过掌握策略模式，相信大家都将能够编写更加灵活、可扩展的代码，提高你的开发效率和代码质量。

二. 什么是策略模式

JavaScript 策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型设计模式，它可以帮助我们更好地组织和处理复杂的业务逻辑。通过将不同的算法或逻辑封装成独立的策略对象，使得这些策略对象可以在运行时根据需要进行切换或替换，从而实现灵活性和可扩展性。

1. 基础概念

  • 策略对象（Strategy Object）：策略对象封装了一个独立的算法或逻辑，通过接口或方法提供对外的调用接口。

  • 环境对象（Context Object）：环境对象拥有策略对象，并根据具体的需求选择合适的策略对象进行调用。环境对象提供了一致的接口，使得策略对象可以被灵活切换。

2. 核心思想

  • 封装变化：策略模式的核心思想是封装不同的算法或逻辑，使得它们可以独立变化，而不影响其他部分的代码。这种封装可以提高代码的可维护性和可复用性。

  • 解耦调用：通过环境对象对策略对象进行调用，将调用与具体的策略对象解耦，使得调用者不需要知道策略对象的具体实现细节，只需要通过统一的接口进行调用。

3. 作用

  • 简化复杂逻辑：策略模式可以将复杂的业务逻辑分解为多个简单的策略对象，每个对象专注于解决一个小问题，从而降低程序的复杂性。

  • 灵活扩展：由于策略对象可以独立变化，因此可以很方便地新增、替换或重构策略对象，而不会影响到其他部分的代码。这种灵活性可以帮助我们应对需求变化或新功能的加入。

  • 提高代码可复用性：将不同的算法或逻辑封装成策略对象后，可以在多个地方复用这些策略对象，避免了重复编写相似的代码。

通过理解 JavaScript 策略模式的基础概念、核心思想和作用，我们可以更好地应用这一设计模式来组织和处理复杂的业务逻辑，提高代码的可维护性和可扩展性。

4. UML 类图

以下是一个简化的策略模式的 UML 类图示例：

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在上述类图中，有三个关键角色：

  1. Context：上下文对象，它包含一个私有属性strategy，用于保存当前的策略对象。Context类中还包含了两个公共方法，setStrategy()方法用于设置策略对象，executeStrategy()方法用于执行策略算法。

  2. Strategy：策略接口或者基类，它定义了一个抽象的算法方法algorithm()，具体的策略类需要实现这个方法来提供具体的算法实现。

  3. ConcreteStrategyA和ConcreteStrategyB：具体的策略类，它们继承或实现Strategy接口，分别实现了algorithm()方法来提供具体的算法实现。

在策略模式中，客户端代码通过Context对象与具体的策略对象进行交互，可以通过setStrategy()方法来设置所需的策略对象，然后通过executeStrategy()方法来执行策略算法。

三. 实现方式

JavaScript 中实现策略模式的一般步骤如下：

1. 定义策略函数

确定你需要实现的不同策略，并将每个策略封装在一个函数中。每个策略函数应该有相同的参数列表，并返回相同类型的结果。策略函数的数量取决于你的需求，可以是两个、三个或更多。

// Step 1: 定义策略函数
const strategyA = function(arg) {
  return arg * 2;
};

const strategyB = function(arg) {
  return arg * arg;
};

2. 创建使用策略的上下文对象

这个对象可以是一个类的实例或一个简单的对象，它将作为策略模式的使用者。该对象应该有一个方法或属性来选择使用哪个策略函数。

// Step 2: 创建上下文对象
const context = {
  strategy: null, // 用于存储所选的策略函数
  setStrategy: function(strategy) {
    this.strategy = strategy;
  },
  executeStrategy: function(arg) {
    return this.strategy(arg);
  }
};

3. 实现选择策略的方法

在上下文对象中，定义一个方法或属性来选择特定的策略函数。这个方法或属性可以基于某些条件、用户输入或其他因素来决定选择哪个策略。

// Step 3: 实现选择策略的方法
context.setStrategy(strategyA); // 选择策略A

4. 调用所选的策略函数

在上下文对象的方法中，调用所选的策略函数，并传递必要的参数。接收策略函数的返回值，并用于需要的地方。

// Step 4: 调用所选的策略函数
const resultA = context.executeStrategy(3);
console.log(resultA); // 输出: 6

context.setStrategy(strategyB); // 选择策略B

const resultB = context.executeStrategy(3);
console.log(resultB); // 输出: 9

在上述示例中，首先定义了两个策略函数 strategyA 和 strategyB，它们分别执行不同的操作。然后创建了一个上下文对象 context，其中 setStrategy 方法用于选择策略函数，executeStrategy 方法用于调用所选的策略函数。通过调用 setStrategy 方法来选择不同的策略，在 executeStrategy 方法中调用所选的策略函数，并传递参数进行计算。

执行上述的代码，输出结果如下图所示：

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总结而言，实现策略模式的步骤涉及定义策略函数、创建上下文对象、实现选择策略的方法以及调用所选策略函数。通过这些步骤，可以实现灵活的策略切换和重用，使代码更加模块化和可扩展。

四. 应用场景

假设我们有一个购物车对象，里面包含了多个商品项，每个商品项有商品的名称和价格。我们可以定义一个计价策略对象，根据不同的计价规则进行计算。

在购物车计价的场景中，我们可以使用 JavaScript 策略模式来实现不同的计价策略。下面将以一个简单的示例来详细分析策略模式的应用。

首先，我们定义一个购物车对象和商品项的数据结构：

class ShoppingCart {
  constructor() {
    this.items = [];
  }

  addItem(name, price) {
    this.items.push({ name, price });
  }

  calculateTotalPrice(strategy) {
    return strategy.calculate(this.items);
  }
}

const shoppingCart = new ShoppingCart();
shoppingCart.addItem("item1", 10);
shoppingCart.addItem("item2", 20);
shoppingCart.addItem("item3", 30);

在上述代码中，我们定义了一个 ShoppingCart 类，它包含一个 items 数组用于存储商品项。addItem 方法用于向购物车中添加商品项。calculateTotalPrice 方法用于计算总价，它接受一个策略对象作为参数。

接下来，我们定义计价策略对象和相应的计价规则：

class RegularPriceStrategy {
  calculate(items) {
    return items.reduce((total, item) => total + item.price, 0);
  }
}

class DiscountPriceStrategy {
  constructor(discount) {
    this.discount = discount;
  }

  calculate(items) {
    const totalPrice = items.reduce((total, item) => total + item.price, 0);
    return totalPrice * (1 - this.discount);
  }
}

const regularStrategy = new RegularPriceStrategy();
const discountStrategy = new DiscountPriceStrategy(0.1);

在上述代码中，我们定义了两个计价策略对象：RegularPriceStrategy 和 DiscountPriceStrategy。RegularPriceStrategy 表示普通计价规则，即不打折的计价方式，通过对商品项的价格求和来计算总价。DiscountPriceStrategy 表示折扣计价规则，通过商品项价格求和后乘以折扣来计算总价。

最后，我们可以使用策略模式来计算购物车的总价：

const totalPrice1 = shoppingCart.calculateTotalPrice(regularStrategy);
console.log(totalPrice1); // 输出: 60

const totalPrice2 = shoppingCart.calculateTotalPrice(discountStrategy);
console.log(totalPrice2); // 输出: 54

在上述代码中，我们分别使用 calculateTotalPrice 方法来计算购物车的总价，分别传入不同的计价策略对象。通过策略对象的 calculate 方法来计算总价。

运行上述的代码，最终输出的计算结果如下图所示：

image.png

通过以上的实现，我们可以灵活地切换购物车计价的规则，只需要定义新的计价策略对象即可。这符合开闭原则，使得代码更易维护和扩展。

综上所述，购物车计价场景是策略模式的一个典型应用。我们定义了不同的计价策略对象，每个策略对象封装了不同的计价规则。通过切换不同的策略对象，实现了不同的计价方式。这样可以使得代码结构更清晰、易于维护，并且可以方便地扩展其他的计价规则。

五. 优缺点

通过以上对策略模式的了解和分析，我们可以总结一下 JavaScript 策略模式的优缺点：

优点

  1. 灵活性高：策略模式允许动态切换算法或策略，使得程序可以根据不同的需求使用不同的策略，提高了代码的灵活性。

  2. 可扩展性好：添加新的策略只需要实现一个新的策略函数即可，不需要修改已有的代码，可以很方便地对代码进行扩展。

缺点

  1. 增加了代码复杂度：在使用策略模式时，需要编写多个策略函数，可能会增加代码的复杂度和文件体积。对于简单的场景，引入策略模式可能会显得过于复杂。

  2. 需要额外管理策略对象：策略模式需要额外的对象来管理不同的策略函数，这可能增加一些额外的开销。

策略模式能够提供灵活、可扩展、可维护和可测试的代码结构，使得代码具有更好的可复用性和可变性。但是在一些简单的场景中，可能会因为引入策略模式而增加代码的复杂性，需要根据具体情况进行权衡和选择。

六. 总结

在 JavaScript 中，策略模式可以帮助我们处理不同算法、策略之间的切换和组合，为我们提供了一种强大的编程利器。

通过本篇文章的学习，我们了解了 JavaScript 策略模式的基本实现步骤。总结如下：

  • 首先，我们需要定义不同的策略函数，每个策略函数实现一个独立的算法或策略。

  • 然后，创建一个上下文对象，这个对象作为策略模式的使用者，负责选择并执行特定的策略函数。在上下文对象中，我们还可以实现选择策略的方法，根据不同的条件或需求来动态选择策略函数。

  • 最后，在上下文对象的方法中调用所选的策略函数，并处理返回的结果。

上面我们也分析了策略模式的优缺点，优点在于它的灵活性和可扩展性。通过将不同的策略封装在独立的函数中，根据不同的需求来灵活选择和切换策略，而无需修改原有的代码。然而它也有一些缺点，比如增加了代码复杂度和额外的策略管理对象。在一些简单的场景中，引入策略模式可能会显得过度设计，增加不必要的开销。

因此，在使用策略模式时，我们需要权衡利弊，选择合适的模式来应对具体的需求和问题。

总结而言，JavaScript 策略模式是一种强大的编程工具，它是可以应用于多种场景的通用解决方案，无论是处理业务逻辑、算法优化还是用户交互，都能发挥着重要的作用。

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