设计模式学习笔记 - 设计模式与范式 -行为型：4.策略模式（上）：如何避免冗长的if-else/switch的分支判断代码

概述

本章我们学习另外一种行为型模式，策略模式。在实际开发中，这个设计模式也比较常用。最场景的应用场景是，利用它来避免冗长的 if-else 或 switch 分支判断。不过，它的作用还不止如此。它也可以像模板模式那样，提供框架的扩展点。

策略模式的原理与实现

策略模式，英文全称是 Strategy Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》中，它是这样定义的：

Define a family of algorithms, encapsulate each one，and make them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients that user it.

中文翻译：定义一簇算法类，将每个算法分别封装起来，让它们可以相互替代。策略模式可以使算法的变化独立于客户端（这里的客户端指使用算法的代码）。

我们知道，工厂模式是解耦对象的创建和使用，观察者模式是解耦观察者和被观察者。策略模式跟它们类似，也能起到解耦的作用，不过，它解耦的是策略的定义、创建和使用这三部分。接下来，就详细讲讲一个完整的策略模式应该包含的三个部分。

1.策略类的定义

策略类的定义比较简单，包含一个策略接口和一组实现接口的策略类。因为所有的策略类都实现相同的接口，所以，客户端代码基于接口而非实现编程，可以灵活地替换不同的策略。代码如下所示：

public interface Strategy {void algorithmInterface();
}public class ConcreteStrategyA implements Strategy {@Overridepublic void algorithmInterface() {// 具体的算法...}
}public class ConcreteStrategyB implements Strategy {@Overridepublic void algorithmInterface() {// 具体的算法...}
}

2.策略的创建

因为策略模式会包含一组策略，在使用它们的时候，一般会通过类型（type）来判断创建哪个策略来使用。为了封装创建逻辑，需要对客户端代码屏蔽创建细节。可以把根据 type 创建策略的逻辑抽离出来，放到工厂类中。代码如下所示：

public class StrategyFactory {private static final Map<String, Strategy> strategies = new HashMap<>();static {strategies.put("A", new ConcreteStrategyA());strategies.put("B", new ConcreteStrategyB());}public static Strategy getStrategy(String type) {if (type == null || type.isEmpty()) {throw new IllegalArgumentException("type must not be empty");}return strategies.get(type);}
}

一般来讲，策略类都是无状态的，不包含成员变量，只是纯粹的算法，这样的策略对象是可以被共享使用的，不需要在每次调用 getStrategy() 时，都创建一个新的策略对象。针对这种情况，可以使用上面的工厂类的实现方式，事先创建好每个策略对象，缓存到工厂类中，用的时候直接返回。

相反，如果策略类是有状态的，根据业务场景的需要，希望每次从工厂方法中，获得的都是新创建的策略对象，而不是缓存好可共享的策略对象，那就需要按照如下方式来实现策略工厂类。

public class StrategyFactory1{public static Strategy getStrategy(String type) {if (type == null || type.isEmpty()) {throw new IllegalArgumentException("type must not be empty");}if (type.equals("A")) {return new ConcreteStrategyA();} else if (type.equals("B")) {return new ConcreteStrategyB();}return null;}
}

3.策略的使用

刚刚讲了定义和创建，现在再看下策略的使用。

策略模式包含一组可选策略，客户端代码一般如何确定使用哪个策略呢？最常见的是运行时动态确定使用哪种策略，这也是策略模式最经典的应用场景。

这里的 “运行时动态” 指的是，事先并不知道会使用哪个策略，而是在程序运行期间，根据配置量、用户输入、计算结果等这些不确定因素，动态决定使用哪种策略。接下来，通过一个例子来解释下。

// 策略接口：EvictionStrategy
// 策略类：LruEvictionStrategy、FifoEvictionStrategy、LfuEvictionStrategy...
// 策略工厂：EvictionStrategyFactory
public class UserCache {private Map<String, User> cacheData = new HashMap<>();private EvictionStrategy eviction;public UserCache(EvictionStrategy eviction) {this.eviction = eviction;}// ...
}// 运行时动态确定，根据配置文件的配置决定使用哪种策略
public class Application {public static void main(String[] args) throws Exception {EvictionStrategy evictionStrategy = null;Properties properties = new Properties();properties.load(new FileInputStream("./config.properties"));String type = properties.getProperty("eviction_type");evictionStrategy = EvictionStrategyFactory.getEvictionStrategy(type);UserCache userCache = new UserCache(evictionStrategy);// ...}
}// 非运行时动态确定，根据配置文件的配置决定使用哪种策略
public class Application {public static void main(String[] args) throws Exception {// ...EvictionStrategy evictionStrategy = new LruEvictionStrategy();UserCache userCache = new UserCache(evictionStrategy);// ...}
}

从上面的代码可以看出，“非运行时动态确定” ，也就是第二个 Application 中使用的方式，并不能发挥策略模式的优势。在这种应用场景下，策略模式实际上退化成了 “面向对象的多态特性” 或 “基于接口而非实现编程原则”。

如何利用策略避免分支判断？

实际上，能够移除分支判断逻辑的模式不仅仅有策略模式，后面要将的状态模式也可以。对于使用哪种模式，具体还要看应用场景来决定。策略模式适用于根据不同类型的动态，决定使用哪种策略这样一种应用场景。

先通过一个例子来看下，if-else 或 switch 分支判断逻辑是如何产生的。具体代码如下所示。在这个例子中，我们没有使用策略模式，而是将策略的定义、创建、使用直接耦合在一起。

public class OrderService {public double discount(Order order) {double discount = 0.0;OrderType orderType = order.getOrderType();if (orderType.equals(OrderType.NORMAL)) { // 普通订单// 省略这块计算算法代码...} else if (orderType.equals(OrderType.GROUPON)) { // 团购订单// 省略这块计算算法代码...} else if (orderType.equals(OrderType.PROMOTION)) { // 促销订单// 省略这块计算算法代码...}return discount;}
}

如何来移除分支判断逻辑呢？策略模式就派上用场了。使用策略模式对上面的代码进行重构，将不同类型订单的打折策略设计成策略类，并有工厂类来负责创建策略对象。具体代码如下所示：

public interface DiscountStrategy {double calcDiscount(Order order);
}public class NormalDiscountStrategy implements DiscountStrategy {@Overridepublic double calcDiscount(Order order) {// 省略这块计算算法代码...}
}// 省略GrouponDiscountStrategy、PromotionDiscountStrategy类代码...public class DiscountStrategyFactory {private static final Map<OrderType, DiscountStrategy> strategies = new HashMap<>();static {strategies.put(OrderType.NORMAL, new NormalDiscountStrategy());strategies.put(OrderType.GROUPON, new GrouponDiscountStrategy());strategies.put(OrderType.PROMOTION, new PromotionDiscountStrategy());}public static DiscountStrategy getDiscountStrategy(OrderType orderType) {return strategies.get(orderType);}
}public class OrderService {public double discount(Order order) {OrderType orderType = order.getOrderType();DiscountStrategy discountStrategy = DiscountStrategyFactory.getDiscountStrategy(orderType);return discountStrategy.calcDiscount(order);}
}

重构之后的代码就没有 if-else 分支判断语句了。实际上，这得益于策略工厂类。在工厂类中，我们用 Map 缓存策略，根据 type 直接从 Map 中获取对应地策略，从而避免 if-else 分支判断逻辑。等后面讲到使用状态模式来避免分支判断逻辑时，你会发现，它们使用的是同样的套路。本质上都是借助 “查表法”，根据 “type” 查表（代码中的 strategies 就是表）替代根据 type 分支判断。

但是，如果业务场景需要每次创建不同的策略对象，我们就要用另外一种工厂类的实现方式了。具体代码如下所示：

public class DiscountStrategyFactory {public static DiscountStrategy getDiscountStrategy(OrderType orderType) {if (orderType.equals(OrderType.NORMAL)) {return new NormalDiscountStrategy();} else if (orderType.equals(OrderType.GROUPON)) {return new GrouponDiscountStrategy();} else if (orderType.equals(OrderType.PROMOTION)) {return new PromotionDiscountStrategy();}return null;}
}