1. 策略模式是什么？

先讓我們看看百科上的定義：

大概的意思是：

在計算機編程中，策略模式（strategy pattern）是一種行為軟件設計模式，允許在運行時選擇算法。代碼不是直接實現單個算法，而是接收有關使用一系列算法中的哪個算法的運行時指令。

例如，對傳入數據執行驗證的類可能會使用策略模式來選擇驗證算法，具體取決于數據類型、數據源、用戶選擇或其他區分因素。這些因素在運行時之前是未知的，并且可能需要執行完全不同的驗證。

2. 策略模式的角色

策略模式包含以下幾個角色：

• 上下文（Context）：持有策略的引用，負責對外提供策略接口。
• 策略接口（Strategy）：定義了一個接口，用于所有具體策略的實現類。
• 具體策略（ConcreteStrategy）：實現策略接口的具體類，包含具體的算法實現。

策略模式的主要目標是將算法的實現與使用算法的代碼進行分離，減少各部分之間的耦合度，可以在不影響上下文的情況下自由地修改或擴展算法。其模型圖如下：

3. Java示例

上面將理論講述了一通，對策略模式還是似懂非懂。為了更好地理解策略模式，下面我們通過一個簡單的Java示例來演示策略模式的應用：

// 策略接口
interface PaymentStrategy {
    void pay(int amount);
}

// 具體策略類：信用卡支付
class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
    private String cardNumber;

    public CreditCardPayment(String cardNumber) {
        this.cardNumber = cardNumber;
    }

    @Override
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card: " + cardNumber);
    }
}

// 具體策略類：AliPal支付
class AliPalPayment implements PaymentStrategy {
    private String email;

    public AliPalPayment(String email) {
        this.email = email;
    }

    @Override
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " using AliPal: " + email);
    }
}

// 上下文
class ShoppingCart {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;

    public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy paymentStrategy) {
        this.paymentStrategy = paymentStrategy;
    }

    public void checkout(int amount) {
        if (paymentStrategy == null) {
            System.out.println("Payment strategy not set. Cannot proceed to checkout.");
            return;
        }
        paymentStrategy.pay(amount);
    }
}

// 測試策略模式
public class StrategyPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart cart = new ShoppingCart();

        // 使用信用卡支付
        cart.setPaymentStrategy(new CreditCardPayment("1234-5678-9101-1121"));
        cart.checkout(100);

        // 使用AliPal支付
        cart.setPaymentStrategy(new AliPalPayment("user@alipay.com"));
        cart.checkout(200);
    }
}

代碼解析：

在這個示例中，我們有一個支付策略的接口 PaymentStrategy，它定義了 pay(int amount) 方法。我們還有兩個具體策略類：CreditCardPayment 和 AliPalPayment，分別實現了不同的支付方式。

ShoppingCart 類是上下文類，用于設置不同的支付策略并進行結賬。我們可以輕松地在運行時改變支付策略，而不需要修改 ShoppingCart 的實現。

看完上面的示例，是不是覺得策略模式和多態有點類似，對于一種抽象的方式（接口）可以按照不同的方式（子類）去實現。不過兩者還是有差異：

• 策略模式：策略模式是一種行為設計模式，它定義了一系列算法，并將每一個算法封裝起來，使得它們可以互換。策略模式允許客戶端在運行時選擇具體的算法，而不需要修改相應的代碼。
• 多態：多態是指對象可以通過同一接口對不同類型的行為進行調用。多態通常通過基類的引用調用子類的方法來實現，可以在運行時動態地選擇執行的對象類型。比如下面的示例圖：

4.  優缺點

優點：

• 開放/閉合原則：可以在不修改現有代碼的情況下添加新策略。
• 提高靈活性：可以在運行時選擇和切換策略。
• 減少代碼重復：不同策略中相似的代碼可以被上下文管理。

缺點：

• 有很多策略類會增加系統復雜度：每增加一種策略都需要對應的類。
• 客戶端需要知道不同策略的具體實現才能選擇：這可能導致需要在客戶端中進行大量的條件判斷。
• 策略管理可能變得復雜：一旦有很多策略，如何選擇和使用這些策略可能會增加復雜性。

5. 使用的框架

策略模式本身并不是 Java框架的一部分，但在一些流行的框架中可以看到其應用，例如：

• Spring：Spring框架中可以使用策略模式來實現不同的策略，比如事務管理、緩存策略等。
• Apache Commons Collections：提供了多種集合操作的策略實現。
• Java標準庫：例如在 java.util.Comparator 接口中，提供了排序時不同的比較策略。

6. 實際應用場景

策略模式廣泛應用于許多場景中，一些典型的應用場景包括：

• 支付處理：不同的支付方式（如信用卡、AliPal、網銀等）。
• 排序算法：動態選擇不同的排序算法。
• 折扣計算：根據不同的促銷策略計算購物車中的折扣。
• 文件處理：不同的文件壓縮或文件處理策略。

7. 總結

本文，我們分析了策略模式，它通過將算法與使用算法的代碼分離，提供了一種靈活且可擴展的方式來管理算法。盡管在某些情況下會增加系統的復雜度，但它的優點通常能夠抵消這些缺點，使得這種模式在許多實際應用中非常有價值。對于想要設計可擴展性和靈活性的系統，策略模式是一個非常有效的設計方案。