设计模式- 策略模式(Strategy Pattern)结构|原理|优缺点|场景|示例

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设计模式中的策略模式(Strategy Pattern)是一种行为设计模式,它定义了一系列算法,并将每个算法封装在一个单独的类中,使得它们可以互相替换。策略模式使得算法可以在运行时根据需要动态地改变,同时客户端代码可以通过统一的接口调用不同的策略实现。

模式结构

  1. 策略接口(Strategy Interface)

    • 定义所有支持的策略或算法所共有的方法签名,这是所有具体策略类的抽象父类或接口。
  2. 具体策略类(Concrete Strategies)

    • 每个具体策略类实现了策略接口,并提供了算法的具体实现。
    • 在具体策略类中包含了算法的详细逻辑。
  3. 上下文(Context)

    • 上下文是使用策略的对象,它维持对策略对象的引用,并定义了如何使用策略的方法。
    • 上下文可以根据需求改变策略,通常是通过策略接口设置具体的策略对象。

工作原理

  • 客户端:创建并配置上下文对象,指定要使用的具体策略。
  • 上下文:根据客户端的配置,保存一个指向具体策略对象的引用,并在需要执行策略时调用策略接口定义的方法。
  • 具体策略:执行实际的算法或行为。

优缺点

优点
  • 开放封闭原则:策略模式允许在不修改现有代码的基础上新增策略。
  • 多态性:客户端通过策略接口调用方法,无需关注具体实现细节,增强了代码的灵活性和可扩展性。
  • 解耦:策略模式将算法从使用它的上下文中解耦出来,便于算法的独立管理和测试。
缺点
  • 策略类数量增多:随着策略数量的增加,可能会产生大量的策略类。
  • 上下文需了解策略:虽然上下文不用关心策略的具体实现,但是它至少需要知道有哪些策略可供选择,并能够适配不同的策略。

适用场景

  • 系统需要多种算法解决同一问题,且在运行时可以动态切换算法
  • 算法的实现可以相互独立,互不影响
  • 希望避免使用多重条件判断(例如 switch-case 或 if-else)来选择算法

代码示例(以Java为例)

// 抽象策略接口
public interface DiscountStrategy {double getDiscount(double price);
}// 具体策略类 - 无折扣策略
public class NoDiscountStrategy implements DiscountStrategy {@Overridepublic double getDiscount(double price) {return price;}
}// 具体策略类 - 普通会员折扣策略
public class NormalMemberDiscountStrategy implements DiscountStrategy {@Overridepublic double getDiscount(double price) {return price * 0.95; // 九五折}
}// 具体策略类 - VIP会员折扣策略
public class VIPDiscountStrategy implements DiscountStrategy {@Overridepublic double getDiscount(double price) {return price * 0.85; // 八五折}
}// 上下文类 - 订单类,使用策略来计算折扣后的价格
public class Order {private DiscountStrategy discountStrategy;public Order(DiscountStrategy discountStrategy) {this.discountStrategy = discountStrategy;}public void setDiscountStrategy(DiscountStrategy discountStrategy) {this.discountStrategy = discountStrategy;}public double calculateFinalPrice(double originalPrice) {return discountStrategy.getDiscount(originalPrice);}
}// 客户端代码
public class Client {public static void main(String[] args) {Order orderWithoutDiscount = new Order(new NoDiscountStrategy());System.out.println("No discount applied: " + orderWithoutDiscount.calculateFinalPrice(100));Order normalOrder = new Order(new NormalMemberDiscountStrategy());System.out.println("Normal member discount applied: " + normalOrder.calculateFinalPrice(100));Order vipOrder = new Order(new VIPDiscountStrategy());System.out.println("VIP member discount applied: " + vipOrder.calculateFinalPrice(100));}
}

代码示例(以Python为例)

# 策略接口
from abc import ABC, abstractmethodclass PaymentStrategy(ABC):@abstractmethoddef pay(self, amount: float) -> None:pass# 具体策略类
class CreditCardPayment(PaymentStrategy):def __init__(self, card_number: str, cvv: str):self.card_number = card_numberself.cvv = cvvdef pay(self, amount: float) -> None:print(f"Paid {amount} using credit card ({self.card_number})")class PayPalPayment(PaymentStrategy):def __init__(self, account_id: str):self.account_id = account_iddef pay(self, amount: float) -> None:print(f"Paid {amount} using PayPal account ({self.account_id})")# 上下文
class ShoppingCart:def __init__(self, payment_strategy: PaymentStrategy):self.payment_strategy = payment_strategydef set_payment_strategy(self, strategy: PaymentStrategy) -> None:self.payment_strategy = strategydef checkout(self, total_amount: float) -> None:print(f"Checking out with total amount: {total_amount}")self.payment_strategy.pay(total_amount)# 客户端代码
cart = ShoppingCart(CreditCardPayment("1234567890123456", "123"))
cart.checkout(100.00)cart.set_payment_strategy(PayPalPayment("buyer@example.com"))
cart.checkout(200.00)

在这个示例中:

  • PaymentStrategy是策略接口,定义了支付方法pay
  • CreditCardPaymentPayPalPayment是具体策略类,实现了支付方式。
  • ShoppingCart是上下文,持有一个支付策略对象,并在其checkout方法中调用策略对象的pay方法来完成支付。根据需要,可以随时更改支付策略。

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