策略模式
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行为型模式用于描述程序在运行时复杂的流程控制，即描述多个类或对象之间怎样相互协作共同完成单个对象无法单独完成的任务，它涉及算法与对象间职责的分配。行为型模式分为类行为模式和对象行为模式：
- 类行为模式：采用继承机制来在类间分派行为
- 对象行为模式：采用组合或聚合在对象间分配行为
由于组合关系或聚合关系比继承关系耦合度低，满足“合成复用原则”，所以对象行为模式比类行为模式具有更大的灵活性。
行为型模式分为：
- 模板方法模式
- 策略模式
- 命令模式
- 职责链模式
- 状态模式
- 观察者模式
- 中介者模式
- 迭代器模式
- 访问者模式
- 备忘录模式
- 解释器模式
以上 11 种行为型模式，除了模板方法模式和解释器模式是类行为型模式，其他的全部属于对象行为型模式。
6.2 策略模式
6.2.1 概述
先看下面的图片，我们去旅游选择出行模式有很多种，可以骑自行车、可以坐汽车、可以坐火车、可以坐飞机。
作为一个程序猿，开发需要选择一款开发工具，当然可以进行代码开发的工具有很多，可以选择 Idea 进行开发，也可以使用 Eclipse 进行开发，也可以使用其他的一些开发工具。
策略模式：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。
6.2.2 结构
策略模式的主要角色如下：
- 抽象策略（Strategy）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（Concrete Strategy）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（Context）类：持有一个策略类的引用，最终给客户端调用。
6.2.3 案例实现
【例】促销活动
一家百货公司在定年度的促销活动，针对不同的节日（春节、中秋节等）推出不同的促销活动，由促销员将活动展示给客户。类图如下：
抽象策略类：百货公司所有促销活动共同的接口。
public interface Strategy {
void show();
}
具体策略角色：每个节日具体的促销活动。
/**
* 为春节准备的促销活动A
*/
public class StrategyA implements Strategy {
public void show() {
System.out.println("买一送一");
}
}
/**
* 为中秋准备的促销活动B
*/
public class StrategyB implements Strategy {
public void show() {
System.out.println("满200元减50元");
}
}
/**
* 为圣诞准备的促销活动C
*/
public class StrategyC implements Strategy {
public void show() {
System.out.println("满1000元加一元换购任意200元以下商品");
}
}
环境角色：用于连接上下文，即把促销活动推销给客户，这里可以理解为销售员。
@Data
@AllA
public class SalesMan {
// 聚合策略类对象
private Strategy strategy;
public SalesMan(Strategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
// 由促销员展示促销活动给用户
public void salesManShow() {
strategy.show();
}
}
测试类：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 春节来了，使用春节促销活动
SalesMan salesMan = new SalesMan(new StrategyA());
// 展示促销活动
salesMan.salesManShow();
// 中秋节到了，使用中秋节的促销活动
salesMan.setStrategy(new StrategyB());
// 展示促销活动
salesMan.salesManShow();
// 圣诞节到了，使用圣诞节的促销活动
salesMan.setStrategy(new StrategyC());
// 展示促销活动
salesMan.salesManShow();
}
}
6.2.4 优缺点
优点：
-
策略类之间可以*切换：由于策略类都实现同一个接口，所以使它们之间可以*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。
6.2.5 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。
6.2.6 JDK 源码 - Comparator
Comparator 中的策略模式，在 Arrays 类中有一个 sort() 方法，如下：
public class Arrays{
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);
}
}
}
Arrays 就是一个环境角色类，sort 方法可以传一个新策略让 Arrays 根据这个策略来进行排序。如下例：
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]
上面在调用 Arrays 的 sort 方法时，第二个参数传递的是 Comparator 接口的子实现类对象。所以 Comparator 充当的是抽象策略角色，而具体的子实现类充当的是具体策略角色。环境角色类 Arrays 应该持有抽象策略的引用来调用。那么，Arrays 类的 sort 方法到底有没有使用 Comparator 子实现类中的 compare() 方法吗？让我们继续查看 TimSort 类的 sort() 方法，代码如下：
class TimSort<T> {
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;
}
...
}
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;
}
}
上面的代码中最终会跑到 countRunAndMakeAscending() 这个方法中。可以看见，只用了 compare 方法，所以在调用 Arrays.sort 方法只传具体 compare 重写方法的类对象就行，这也是 Comparator 接口中必须要子类实现的一个方法。