【设计模式】【行为型模式】策略模式（Strategy）

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文章目录

一、入门
什么是策略模式？
为什么需要策略模式？
怎样实现策略模式？

二、策略模式在源码中的运用
2.1、Java Collections 中的排序策略
2.2、Spring 中的资源加载策略

三、总结
参考

一、入门

什么是策略模式？

策略模式是一种行为设计模式，允许在运行时选择算法或行为。它将算法封装在独立的类中，使得它们可以互换，而不影响客户端代码。

为什么需要策略模式？

策略模式的主要目的是解决算法或行为在代码中硬编码的问题，使得系统更加灵活、可扩展和易于维护。可以优化大量的if-else。

怎样实现策略模式？

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。

【案例】促销活动
百货公司，在不同的节日，会有不同的促销
在这里插入图片描述

定义百货公司所有促销活动的共同接口

public interface Strategy {void show();
}

定义具体策略角色（Concrete Strategy）：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");}
}
定义环境角色（Context）：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
public class SalesMan {            //持有抽象策略角色的引用               private Strategy strategy;        public SalesMan(Strategy strategy) {   this.strategy = strategy;       }                     //向客户展示促销活动                public void salesManShow(){        strategy.show();           }                     
}

二、策略模式在源码中的运用

2.1、Java Collections 中的排序策略

Java的Collections.sort()方法使用了策略模式来实现排序功能。它允许通过传递不同的Comparator实现来定义不同的排序策略。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 1, 4, 1, 5, 9);// 策略1：升序排序
Collections.sort(numbers, new Comparator<Integer>() {@Overridepublic int compare(Integer a, Integer b) {return a.compareTo(b);}
});
System.out.println("升序排序: " + numbers);// 策略2：降序排序
Collections.sort(numbers, new Comparator<Integer>() {@Overridepublic int compare(Integer a, Integer b) {return b.compareTo(a);}
});
System.out.println("降序排序: " + numbers);

在上面的代码中Comparator是策略接口。具体的排序逻辑（升序、降序）是策略实现。Collections.sort()是上下文，负责调用策略。
源码中，Collections类的sort方法，里面调用了Arrays类的sort方法。Arrays的TimSort类的sort方法

// Collections类
public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {list.sort(c);
}default void sort(Comparator<? super E> c) {Object[] a = this.toArray();Arrays.sort(a, (Comparator) c);    // 调用Arrays类的sort方法ListIterator<E> i = this.listIterator();for (Object e : a) {i.next();i.set((E) e);}
}// Arrays类
public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {if (c == null) {sort(a);} else {if (LegacyMergeSort.userRequested)legacyMergeSort(a, c);elseTimSort.sort(a, 0, a.length, c, null, 0, 0); // 调用TimSort类的sort方法}
}

TimSort类中，这里我们只要关注，我们传的策略，入参c的使用地方就好了。这里会调用countRunAndMakeAscending方法，我们关注这个方法，我们传的排序策略，也就是入参c，会被使用。

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 mergesif (nRemaining < MIN_MERGE) {int initRunLen = countRunAndMakeAscending(a, lo, hi, c);  // 关注调用这个方法
...// 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;if (c.compare(a[runHi++], a[lo]) < 0) { // 排序策略被使用while (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) < 0)runHi++;reverseRange(a, lo, runHi);} else {                          while (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) >= 0)runHi++;}return runHi - lo;
}

2.2、Spring 中的资源加载策略

Spring框架中的ResourceLoader接口和其实现类（如ClassPathResourceLoader、FileSystemResourceLoader等）也使用了策略模式。

ResourceLoader resourceLoader = new DefaultResourceLoader();// 策略1：从类路径加载资源
Resource classPathResource = resourceLoader.getResource("classpath:application.properties");
System.out.println("类路径资源: " + classPathResource.exists());// 策略2：从文件系统加载资源
Resource fileSystemResource = resourceLoader.getResource("file:/path/to/file.txt");
System.out.println("文件系统资源: " + fileSystemResource.exists());

ResourceLoader是策略接口。具体的资源加载逻辑（类路径、文件系统等）是策略实现。DefaultResourceLoader是上下文，负责调用策略。
下面是结合源码说明
策略接口：ResourceLoader 接口

public interface ResourceLoader {Resource getResource(String location);
}

具体策略：ClassPathResource、FileSystemResource等是具体的策略实现。

// ClassPathResource实现
public class ClassPathResource extends AbstractFileResolvingResource {private final String path;public ClassPathResource(String path) {this.path = path;}@Overridepublic InputStream getInputStream() throws IOException {InputStream is = getClassLoader().getResourceAsStream(path);if (is == null) {throw new FileNotFoundException("Resource not found: " + path);}return is;}
}// FileSystemResource
public class FileSystemResource extends AbstractResource {private final File file;public FileSystemResource(String path) {this.file = new File(path);}@Overridepublic InputStream getInputStream() throws IOException {return new FileInputStream(file);}
}

上下文：DefaultResourceLoader 是上下文，负责根据路径选择合适的策略。

public class DefaultResourceLoader implements ResourceLoader {@Overridepublic Resource getResource(String location) {// 根据路径前缀选择策略if (location.startsWith(CLASSPATH_URL_PREFIX)) {return new ClassPathResource(location.substring(CLASSPATH_URL_PREFIX.length()));}else if (location.startsWith(FILE_URL_PREFIX)) {return new FileSystemResource(location.substring(FILE_URL_PREFIX.length()));}else {try {// 尝试作为URL加载URL url = new URL(location);return new UrlResource(url);}catch (MalformedURLException ex) {// 如果都不是，默认为文件系统资源return new FileSystemResource(location);}}}
}

这里应该有UU们会好奇，诶，为什么具体策略没有实现策略接口？Spring 的资源加载策略是策略模式的一种变体。它与经典策略模式的区别在于：

经典策略模式：
- 策略接口和具体策略是直接实现的。
- 例如，排序策略中，Comparator 是策略接口，具体的排序类是策略实现。
Spring 的资源加载策略：
- 策略接口（ResourceLoader）和具体策略（ClassPathResource 等）之间通过上下文（DefaultResourceLoader）连接。
- 具体策略实现的是 Resource 接口，而不是 ResourceLoader 接口。

三、总结

策略模式通过将算法或行为封装到独立的类中，提供了一种灵活、可扩展的方式来管理代码中的变化部分。它的核心优势是解耦和动态切换，但也会带来类的数量增加和客户端使用成本的问题。适用于需要动态切换行为、避免重复代码或隔离算法实现细节的场景。

优点
● 灵活性：允许在运行时动态切换算法或行为，无需修改客户端代码。
● 可扩展性：新增策略时只需添加新的策略类，符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。
● 解耦：将算法或行为与使用它的上下文分离，降低了代码的耦合度。
● 避免重复代码：将相似的算法提取到独立的策略类中，减少代码重复。
● 易于测试：每个策略类可以独立测试，简化了测试过程。

缺点
● 增加类的数量：每个策略都需要一个独立的类，可能会导致类的数量增多，增加系统复杂性。
● 客户端需要了解策略：客户端必须知道有哪些策略，并选择合适的策略，增加了使用成本。
● 性能开销：在运行时切换策略可能会引入额外的性能开销（如对象创建和销毁）

适用场景
● 需要动态切换算法或行为：例如，支付方式、排序算法、资源加载策略等。
● 有多个相似的类，只有行为不同：例如，不同类型的折扣计算、不同的日志记录方式等。
● 避免使用复杂的条件语句：当代码中有大量if-else或switch-case语句时，可以用策略模式替代。
● 需要隔离算法的实现细节：当不希望暴露算法的实现细节，或者希望算法可以独立变化时。
● 需要对算法进行扩展：当系统需要支持新的算法，且不希望修改现有代码时。