设计模式之策略模式

一、策略模式定义

参考Gang of Four's (GOF) Design Patterns书里的定义：Define a family of algorithms, encapsulate each one, and make them interchangeable. [The] Strategy [pattern] lets the algorithm vary independently from clients that use it

策略模式（Strategy）属于对象行为型设计模式，主要是定义算法族，分别封装起来，让他们之间可以项目替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户

二、核心概念和用法

    策略模式主要用到了三个核心的OOP概念：封装、继承和多态。还包含了一些基本的设计原则：1）封装变化。2）多用组合，少用继承。3）针对接口编程，不针对实现编程。

    此模式的适用场景是：当一个类的某些行为将会经常发生变化或者在运行时需要改变时，可以使用策略模式。

    这个模式的核心是把类的变化行为提取为一个接口，然后将类的变化部分用这个接口对象代替，也即声明为这个接口的一个属性，然后增加一个设置这个接口的方法，以便以后修改这个类的具体行为，这样这个类可以不用管这个变化行为的具体实现，将实现委托给这个接口的具体实现。而关于这个接口的一系列实现，可以看成是一族算法。这样就实现了将类中变化的部分封装，算法的使用跟算法的实现分离，算法被提取出来之后还可以更好的进行复用。

三、模式参与者

下面快速浏览一下这个模式主要参与者：

• Context超类

定义了所有需要继承这个类的子类的属性跟方法，并且定义了改变这个父类变化行为的方法

• 算法接口

定义了具体行为的方法声明，由这个接口的实现类来具体实现接口定义的行为方法。

• 具体算法类

一组具体的算法接口实现类，代表不同的行为。

• 客户类（Client Class）

负责创建Context类的实例，并负责创建算法的实现的实例，然后赋给Context类实例的正确算法实现对象。

四、核心模式图表

  策略模式diagram

五、一个简单的策略模式的实现

为了更好的理解策略模式，下面提供一个简单的例子（代码参考wiki网站）

//StrategyExample test application
 
class StrategyExample {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        Context context;
 
        // Three contexts following different strategies
        context = new Context(new FirstStrategy());
        context.execute();
 
        context = new Context(new SecondStrategy());
        context.execute();
 
        context = new Context(new ThirdStrategy());
        context.execute();
 
    }
 
}
 
// The classes that implement a concrete strategy should implement this
 
// The context class uses this to call the concrete strategy
interface Strategy {
 
    void execute();
 
}
 
// Implements the algorithm using the strategy interface
class FirstStrategy implements Strategy {
 
    public void execute() {
        System.out.println("Called FirstStrategy.execute()");
    }
 
}
 
class SecondStrategy implements Strategy {
 
    public void execute() {
        System.out.println("Called SecondStrategy.execute()");
    }
 
}
 
class ThirdStrategy implements Strategy {
 
    public void execute() {
        System.out.println("Called ThirdStrategy.execute()");
    }
 
}
 
// Configured with a ConcreteStrategy object and maintains a reference to a Strategy object
class Context {
 
    Strategy strategy;
 
    // Constructor
    public Context(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
 
    public void execute() {
        this.strategy.execute();
    }
 
}

 六、java类库中使用策略模式的例子

策略简单，应用也很广泛，在java类库中就大量的使用了策略模式，举例如下：

 AWT的LayoutManager就是一个使用策略模式的例子，对于GUI来说，在一个容器（Container）中对组件的放置都是按照一定算法进行排列的，在java中，这些算法就是一些layout对象，由于每个容器对其内组件的排列算法是变化的，因此需要将这些算法的实现提取出来声明为一个接口，这里这个算法接口就是LayoutManager，围绕这个接口，java提供了多个具体的实现，就是我们熟悉的GridLayout、FlowLayout等java内置的布局；对于Container类，所有的容器都需要继承这个类，每一个这个类的子类都需要有一个安排其内组件的算法实现，因此在Container超类中，定义了一个算法接口以及设置这个接口的方法。看一下Container类的部分代码：

public class Container extends Component {

    /** 
     * Layout manager for this container.
     * @see #doLayout
     * @see #setLayout
     * @see #getLayout
     */
    LayoutManager layoutMgr;//这里就是可变部分，声明为一个接口

    ......

    /** 
     * Sets the layout manager for this container.
     * @param mgr the specified layout manager
     * @see #doLayout
     * @see #getLayout
     */
    public void setLayout(LayoutManager mgr) {
        layoutMgr = mgr;
        if (valid) {
             invalidate();
         }
    }

    ......

}

 LayoutManager接口，声明了一些可用的方法，如下代码所示：

public interface LayoutManager {

    void addLayoutComponent(String name, Component comp);

    void removeLayoutComponent(Component comp);

    Dimension preferredLayoutSize(Container parent);

    Dimension minimumLayoutSize(Container parent);

    void layoutContainer(Container parent);
}

 

这样LayoutManager接口的多个实现，就可以动态的应用到每个Container子类的对象中。

AWT中容器和布局管理之间的关系图为：