策略模式是一种行为型设计模式,它定义了一系列算法,将每个算法封装起来,并使它们可以互换。策略模式让算法独立于使用它的客户而变化。
通过策略模式,我们可以将不同的算法封装到独立的类中,并通过客户端在运行时选择具体的策略类。这种模式的优点是提高了代码的灵活性和可扩展性。
策略模式通常包含以下几个组成部分:
+------------------+ +----------------+
| Context | | Strategy |
|------------------| |----------------|
| - strategy: IStrategy |<------| + Algorithm() |
| + SetStrategy() | +----------------+
| + ExecuteAlgorithm() | /\
+------------------+ / \
/ \
+----------------+ +----------------+
| StrategyA | | StrategyB |
+----------------+ +----------------+
| + Algorithm() | | + Algorithm() |
+----------------+ +----------------+
public interface IStrategy
{
void Algorithm();
}
public class ConcreteStrategyA : IStrategy
{
public void Algorithm()
{
Console.WriteLine("Using Strategy A.");
}
}
public class ConcreteStrategyB : IStrategy
{
public void Algorithm()
{
Console.WriteLine("Using Strategy B.");
}
}
public class Context
{
private IStrategy _strategy;
public void SetStrategy(IStrategy strategy)
{
_strategy = strategy;
}
public void ExecuteAlgorithm()
{
_strategy?.Algorithm();
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Context context = new Context();
context.SetStrategy(new ConcreteStrategyA());
context.ExecuteAlgorithm(); // Output: Using Strategy A.
context.SetStrategy(new ConcreteStrategyB());
context.ExecuteAlgorithm(); // Output: Using Strategy B.
}
}
public interface Strategy {
void algorithm();
}
public class ConcreteStrategyA implements Strategy {
@Override
public void algorithm() {
System.out.println("Using Strategy A.");
}
}
public class ConcreteStrategyB implements Strategy {
@Override
public void algorithm() {
System.out.println("Using Strategy B.");
}
}
public class Context {
private Strategy strategy;
public void setStrategy(Strategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public void executeAlgorithm() {
strategy.algorithm();
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Context context = new Context();
context.setStrategy(new ConcreteStrategyA());
context.executeAlgorithm(); // Output: Using Strategy A.
context.setStrategy(new ConcreteStrategyB());
context.executeAlgorithm(); // Output: Using Strategy B.
}
}
策略模式非常适用于需要根据不同条件动态选择算法或行为的场景。通过封装不同的策略实现,客户端代码可以更加简洁和灵活。
策略模式的基本思想虽然简单,但在实际使用中可以根据具体需求进行扩展和变体。以下是几种常见的变体:
策略模式通常用于替换算法,而组合模式用于构建层次结构的复杂对象。将这两者结合,可以让策略模式的不同策略实现与组合对象配合,实现更加灵活的行为变化。
如果我们有一个文件压缩系统,使用组合模式来管理文件夹和文件,同时使用策略模式来定义不同的压缩算法(如 ZIP、RAR、7z 等)。每种压缩策略独立实现,文件夹中的文件可以动态选择压缩策略。
通常,策略模式中策略的切换是由客户端代码来决定的。但在某些情况下,策略可以根据系统状态或外部条件自动切换。比如在某些实时系统中,可以根据负载条件动态切换算法。
在网络请求中,可以根据网络延迟自动切换不同的策略,例如切换超时重试策略或者不同的缓存策略,以保证系统的稳定性和性能。
为了提高性能,我们可以将策略对象缓存起来,而不是每次都重新创建策略实例。比如在大量重复调用的情况下,可以减少不必要的对象创建和销毁。
在一个大规模应用程序中,不同的日志策略(如文件日志、数据库日志等)可以通过缓存实现。每次切换策略时,优先从缓存中获取,而不是每次都重新实例化。
策略模式和模板方法模式可以结合使用。模板方法定义了算法的基本框架,但将具体步骤的实现延迟到策略类中。这样可以通过不同的策略类来实现框架的细化。
在数据处理系统中,我们可以定义一个模板方法,处理步骤包括数据加载、处理和保存。
不同的策略类可以实现特定的数据处理方法,如文本处理、图像处理等。
电子商务平台通常会提供不同的折扣方式,例如满减、打折、会员优惠等。这些不同的折扣方式可以通过策略模式来实现,客户可以动态选择不同的折扣策略。
public interface IDiscountStrategy
{
decimal ApplyDiscount(decimal totalPrice);
}
public class PercentageDiscount : IDiscountStrategy
{
private decimal _percentage;
public PercentageDiscount(decimal percentage)
{
_percentage = percentage;
}
public decimal ApplyDiscount(decimal totalPrice)
{
return totalPrice - (totalPrice * _percentage / 100);
}
}
public class FlatRateDiscount : IDiscountStrategy
{
private decimal _flatRate;
public FlatRateDiscount(decimal flatRate)
{
_flatRate = flatRate;
}
public decimal ApplyDiscount(decimal totalPrice)
{
return totalPrice - _flatRate;
}
}
public class Context
{
private IDiscountStrategy _strategy;
public void SetDiscountStrategy(IDiscountStrategy strategy)
{
_strategy = strategy;
}
public decimal GetDiscountedPrice(decimal totalPrice)
{
return _strategy.ApplyDiscount(totalPrice);
}
}
客户可以根据不同的促销活动选择合适的折扣策略:
var context = new Context();
context.SetDiscountStrategy(new PercentageDiscount(10));
Console.WriteLine(context.GetDiscountedPrice(100)); // 打九折
context.SetDiscountStrategy(new FlatRateDiscount(20));
Console.WriteLine(context.GetDiscountedPrice(100)); // 减去20元
在网络通信或导航系统中,路由算法可能会根据不同的需求动态调整。
例如,有时需要使用最短路径算法,有时需要使用最安全路径算法。策略模式可以用于封装这些不同的路径规划算法。
在图像处理系统中,可以根据图像的质量或显示设备的性能来动态选择渲染算法。
对于高性能设备,可以选择复杂的高质量渲染算法;对于低性能设备,可以选择简单的低质量渲染策略。
在安全系统中,可以根据数据的敏感性或系统资源选择不同的加密算法。
某些场景下,可能需要使用快速但安全性较低的加密算法;而在更敏感的数据场景下,则使用更强的加密策略。
在企业软件中,数据导入导出功能可能支持多种格式(如CSV、XML、JSON等)。
可以使用策略模式封装每种格式的处理逻辑,用户可以根据需求选择不同的导入导出策略。
策略模式的变体和实际应用展示了它的灵活性和扩展性。在复杂的系统中,策略模式可以帮助我们应对多变的需求,并为系统的可维护性提供保障。