策略模式是一种行为设计模式,它允许在运行时选择算法或行为,并将其封装成独立的对象,使得这些算法或行为可以相互替换,而不影响使用它们的客户端。(ChatGPT生成)
主要组成部分:
1、策略(Strategy): 定义了一个算法族、行为或方法,并将其封装在一个接口或抽象类中,使得这些算法可以相互替换。
2、具体策略(Concrete Strategy): 实现了策略接口,提供了具体的算法或行为实现。
3、上下文(Context): 持有一个策略对象的引用,在运行时可动态切换不同的策略。
原理:
1、策略模式允许在运行时动态选择算法或行为,通过将具体的算法或行为封装成策略对象,然后将这些策略对象注入到上下文中。
2、上下文根据不同的需求或条件选择合适的策略对象,并使用它执行特定的算法或行为。
优点:
1、易于扩展和维护: 可以方便地添加新的策略或修改现有策略,不影响原有代码。
2、避免条件语句: 可以避免大量的条件语句,提高代码可读性和可维护性。
3、代码复用: 可以通过共享策略对象来提高代码的复用性。
为了应用策略模式,我们模拟一个场景。在一个企业资源管理(ERP)系统中,可能会涉及到成本的计算,其中需要计算的成本例如:钢材、油漆、人工、运输等等,虽然说计算成本都是“单价*数量”,但是有些成本,例如钢材,不仅要计算钢材的成本,而且放置钢材或者其它费用,也需要进行一定的计费;对于人工成本,还需要计算企业担负的五险一金等。
如上图所示,钢材是由吨数*单价计算的,但是要考虑保管费或其他费用,假设一吨n元,后续还可能考虑其它费用等;人工费用,雇员一人可能工资12000元,公司要负担其12%公积金或者医疗保险等;运输要考虑车辆维护费或者日常损耗。(以上仅是模拟,真实环境可能更加复杂或简单)。
public static BigDecimal useIfElse(String name, BigDecimal amount, BigDecimal price){
if (name.equals("plate")) {
// 单价×数量,再加上每吨200元的其它费用
return amount.multiply(price).add(amount.multiply(new BigDecimal("200.00")));
} else if (name.equals("paints")) {
// 单价×数量,再加上每吨200元的其它费用
return amount.multiply(price).add(amount.multiply(new BigDecimal("100.00")));
} else if (name.equals("employer")) {
// 人员×数量,再加上每吨200元的其它费用
BigDecimal sum = amount.multiply(price); // 基本工资
sum = sum.add(amount.multiply(price.multiply(new BigDecimal("0.12")))); // 加上额外支付的12%公积金
return sum;
} else if (name.equals("haulage")) {
// 吨数×数量,再加上每吨300元的损耗费用
return amount.multiply(price).add(amount.multiply(new BigDecimal("300.00")));
} else {
log.error("无法匹配");
return new BigDecimal(0);
}
}
我们用IF-ELSE方法,确实是可以实现功能,可以看出来很麻烦,看起来很混乱,没有结构,也没办法实现一些定制功能,后续变动起来也比骄困难,因为有一些东西都是写死的。我们来测试一下:
public static void main(String[] args) {
// 钢板单价及数量
BigDecimal plateAmount = new BigDecimal(15);
BigDecimal platePrice = new BigDecimal("888.88");
// 油漆价格及数量
BigDecimal paintsAmount = new BigDecimal(20);
BigDecimal paintsPrice = new BigDecimal("490.00");
// 雇员工资及人数
BigDecimal employerAmount = new BigDecimal(10);
BigDecimal employerPrice = new BigDecimal("10000.00");
// 运输价格及吨数
BigDecimal haulageAmount = new BigDecimal(25);
BigDecimal haulagePrice = new BigDecimal("3000.00");
// 计算各个成本
BigDecimal plate = useIfElse("plate", plateAmount, platePrice);
BigDecimal paints = useIfElse("paints", paintsAmount, paintsPrice);
BigDecimal employer = useIfElse("employer", employerAmount, employerPrice);
BigDecimal haulage = useIfElse("haulage", haulageAmount, haulagePrice);
BigDecimal sum = plate.add(paints).add(employer).add(haulage);
log.info("钢材:{}元,油漆{}元,雇员:{}元,运输:{}元,总计:{}元", plate, paints, employer, haulage, sum);
}
可以看到确实正确的计算出了结果,但是这种方式不具有拓展性,随着程序功能的增加,会越来越混乱。那有些同学可能会说,为什么不用Switch-Case方法?那就来实践一下。
public static BigDecimal useSwitch(String name, BigDecimal amount, BigDecimal price){
switch (name) {
case "plate":
// 单价×数量,再加上每吨200元的其它费用
return amount.multiply(price).add(amount.multiply(new BigDecimal("200.00")));
case "paints":
// 单价×数量,再加上每吨200元的其它费用
return amount.multiply(price).add(amount.multiply(new BigDecimal("100.00")));
case "employer":
// 人员×数量,再加上每吨200元的其它费用
BigDecimal sum = amount.multiply(price); // 基本工资
sum = sum.add(amount.multiply(price.multiply(new BigDecimal("0.12")))); // 加上额外支付的12%公积金
return sum;
case "haulage":
// 吨数×数量,再加上每吨300元的损耗费用
return amount.multiply(price).add(amount.multiply(new BigDecimal("300.00")));
default:
log.error("无法匹配");
return new BigDecimal(0);
}
}
使用Switch-Case方法后,确实代码变得比较清晰了,但是一些东西仍然是写死的,不具备很好的扩展性。
其中ICosts是一个接口,里面只有一个方法,就是成本的计算。他的实现类包含钢材、油漆、人工等等,可以有很多。Context是策略控制类,外部可以传递不同策略执行计算成本方法。
public interface ICosts {
/**
* 成本计算
* @param amount 数量
* @param price 单价
* @param other 其它信息
* @return 成本金额
*/
BigDecimal calculateCosts(T amount, BigDecimal price, Map other);
}
解释一下amount为什么要用T表示,因为这里数量不仅仅是BigDecimal形式的,可能会涉及到人、车辆等等,这种是没有小数点的……;关于other就是一些附加信息,例如钢材的除锈费用、维护费用,人员的五险一金比例等等。
钢材
public class GCCosts implements ICosts {
/*
* 钢材成本
* 1、基本成本:吨数 * 价格;
* 2、存放成本:吨数 * 存放消费;
* 3、防锈成本:吨数 * 防锈成本;
* */
@Override
public BigDecimal calculateCosts(BigDecimal amount, BigDecimal price, Map other) {
BigDecimal sum = amount.multiply(price);
// 计算存放成本
if (other.containsKey("CF")) {
sum = sum.add(amount.multiply(other.get("CF")));
}
// 计算防锈成本
if (other.containsKey("CX")) {
sum = sum.add(amount.multiply(other.get("CX")));
}
return sum;
}
}
油漆
public class YQCosts implements ICosts {
/*
* 油漆成本
* 1、基础成本:单价 * 数量;
* 2、存放成本: 数量 * 存放费用;
* */
@Override
public BigDecimal calculateCosts(BigDecimal amount, BigDecimal price, Map other) {
BigDecimal sum = amount.multiply(price);
if (other.containsKey("CF")) {
sum = sum.add(amount.multiply(other.get("CF")));
}
return sum;
}
}
人工
public class RGCosts implements ICosts {
/*
* 人工成本:
* 1、基础成本:人数 * 工资;
* 2、公积金成本: 人数 * (工资 * 公积金比例);
* 3、五险成本:人数 * (工资 * 企业分摊比例);
* */
@Override
public BigDecimal calculateCosts(Long amount, BigDecimal price, Map other) {
// 先计算每个人成本
BigDecimal personCosts = price;
// 加公积金
if (other.containsKey("GJJ")) {
personCosts = personCosts.add(price.multiply(other.get("GJJ")));
}
// 加五险
if (other.containsKey("BX")) {
personCosts = personCosts.add(price.multiply(other.get("BX")));
}
return personCosts.multiply(BigDecimal.valueOf(amount)); // 计算总成本
}
}
运输
public class YSCosts implements ICosts {
/*
* 运输成本:
* 1、基础成本:运输数量 * 运输单价;
* 2、损耗费用:例如换机油,养护等费用,固定金额(模拟);
* */
@Override
public BigDecimal calculateCosts(BigDecimal amount, BigDecimal price, Map other) {
BigDecimal sum = amount.multiply(price);
// 加上固定的养护费用
if (other.containsKey("YH")) {
sum = sum.add(other.get("YH"));
}
return sum;
}
}
public class CostsContext{
private ICosts iCosts;
public CostsContext(ICosts iCosts) {
this.iCosts = iCosts;
}
public BigDecimal calculateCosts(T amount, BigDecimal price, Map other) {
return iCosts.calculateCosts(amount, price, other);
}
}
此类充当一个调度作用,不同的成本计算就选择不同的实现类,然后执行calculateCosts()方法。
public static void main(String[] args) {
// 钢板单价及数量
BigDecimal plateAmount = new BigDecimal(15);
BigDecimal platePrice = new BigDecimal("888.88");
Map plateMap = new HashMap(){{
put("CF", new BigDecimal("300"));
put("CX", new BigDecimal("200"));
}};
// 油漆价格及数量
BigDecimal paintsAmount = new BigDecimal(20);
BigDecimal paintsPrice = new BigDecimal("490.00");
Map paintsMap = new HashMap(){{
put("CF", new BigDecimal("300"));
}};
// 雇员工资及人数
// BigDecimal employerAmount = new BigDecimal(10);
Long employerAmount = 10L;
BigDecimal employerPrice = new BigDecimal("10000.00");
Map employerMap = new HashMap(){{
put("GJJ", new BigDecimal("0.12"));
put("BX", new BigDecimal("0.06"));
}};
// 运输价格及吨数
BigDecimal haulageAmount = new BigDecimal(25);
BigDecimal haulagePrice = new BigDecimal("3000.00");
Map haulageMap = new HashMap(){{
put("YH", new BigDecimal("1500"));
}};
// 使用策略模式计算
// 钢材
CostsContext plateCost = new CostsContext<>(new GCCosts());
BigDecimal plate = plateCost.calculateCosts(plateAmount, platePrice, plateMap);
// 油漆
CostsContext paintsCost = new CostsContext<>(new YQCosts());
BigDecimal paints = paintsCost.calculateCosts(paintsAmount, paintsPrice, paintsMap);
// 人工
CostsContext employerCost = new CostsContext<>(new RGCosts());
BigDecimal employer = employerCost.calculateCosts(employerAmount, employerPrice, employerMap);
// 运输
CostsContext haulageCost = new CostsContext<>(new YQCosts());
BigDecimal haulage = haulageCost.calculateCosts(haulageAmount, haulagePrice, haulageMap);
BigDecimal sum = plate.add(paints).add(employer).add(haulage);
log.info("钢材:{}元,油漆{}元,雇员:{}元,运输:{}元,总计:{}元", plate, paints, employer, haulage, sum);
}
上面是一些各种成本的数量和单价信息,同时使用Map存放了一些特有的成本信息,然后下面我们使用成本策略控制类CostsContext装载不同的实现类来进行成本的计算。
可以看到成功的计算出了结果。我们不仅实现了功能,也为后续的扩展打下了良好的基础,例如后续加新的成本类型进行计算,我们只需要继承ICosts实现不同的方法即可,如果某一个类型的计算加了一些条件,这样我们直接在Map里面添加条件,并在相应的实体类进行处理即可,这样让我们的代码结构变得清晰。
if-else是我们初学代码时就接触到的代码,伴随我们走过了很多年,但是我们的思维一定要有提高,不要一有需求,就想到if-else,确实,if-else可以快速地实现功能,我们不可否认,但是随着项目复杂度的提高,if-else已经无法满足我们的需求,它会让我们的代码变得臃肿、复杂、结构混乱,所以我们就想到要用其它方法来替代if-else,让我们整个代码结构变得清晰。
上面我们介绍了使用策略模式来代替一堆的if-else,策略模式的优点远不止如此:
1、具有强的扩展性,例如我们扩充新的成本计算,只需要新建类并实现接口即可;
2、易维护和理解,如何我么要看或者修改钢材的成本计算,我们不用到一堆if-else里面去找具体的代码块,我们只需要进去相应的实现类去看就可以,代码清晰明了,没有其他代码的干扰(体现出隔离性),我们维护起来也得心应手;
3、使用策略模式可以让我们代码变得优美,思维能力和架构水平得到提升。