设计模式之策略模式

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为设计模式，它定义了一系列算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以相互替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户，使算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。

详细介绍

角色划分：

1. Strategy（策略接口）：定义了所有支持的算法的公共接口。策略接口使得算法可以相互替换。
2. ConcreteStrategy（具体策略类）：实现了策略接口，提供了具体的算法实现。
3. Context（环境类/上下文）：持有一个策略类的引用，维护一个对策略对象的引用，并在适当的时候调用其算法方法。

工作流程：

1. 客户端根据需要选择一个具体策略，并将它传给上下文。
2. 上下文使用客户端传递的具体策略执行相关的算法。
3. 客户端可以根据需要随时更换上下文中使用的策略，从而改变算法的行为。

使用场景

• 当有多种算法完成同一任务，且算法之间可以根据一定条件互换时。
• 需要动态选择算法，且算法的选择不会影响到客户端代码的结构时。
• 避免使用多重条件转移语句（如if...else或switch...case）来选择算法。

注意事项

• 策略类应当尽可能保持纯净，避免包含与算法无关的业务逻辑。
• 上下文类不应包含太多有关策略的逻辑，它主要起到协调作用。
• 考虑策略类的创建和管理，避免在系统中产生过多的策略实例。

优缺点

优点：

• 高度灵活性：容易添加、移除和替换算法，无需修改使用算法的客户端代码。
• 代码复用：相同的策略可以被多个上下文重用。
• 清晰的职责划分：每个策略类只负责一个算法，易于理解和维护。

缺点：

• 增加系统复杂度：引入了许多策略类和上下文类，可能使系统结构变得更加复杂。
• 性能开销：频繁切换策略可能会有轻微的性能损失，尤其是在策略对象创建成本较高时。

Java代码示例

// 策略接口
interface Strategy {
    int doOperation(int num1, int num2);
}

// 具体策略类：加法策略
class OperationAdd implements Strategy {
    @Override
    public int doOperation(int num1, int num2) {
        return num1 + num2;
    }
}

// 具体策略类：减法策略
class OperationSubtract implements Strategy {
    @Override
    public int doOperation(int num1, int num2) {
        return num1 - num2;
    }
}

// 上下文类
class Context {
    private Strategy strategy;

    public Context(Strategy strategy){
        this.strategy = strategy;
    }

    public int executeStrategy(int num1, int num2){
        return strategy.doOperation(num1, num2);
    }
}

// 客户端代码
public class StrategyPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context(new OperationAdd());    
        System.out.println("10 + 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));

        context = new Context(new OperationSubtract());   
        System.out.println("10 - 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
    }
}

使用过程中可能遇到的问题及解决方案

问题1：策略类数量膨胀。

• 解决方案：利用工厂模式或反射机制动态创建策略实例，减少硬编码的依赖。

问题2：策略选择逻辑复杂。

• 解决方案：可以引入策略选择器（Strategy Selector）类，封装策略选择逻辑。

与其他模式对比

• 与状态模式对比：两者都涉及行为的改变，但策略模式改变行为是基于外部请求，而状态模式是基于对象内部状态的改变。
• 与模板方法模式对比：模板方法定义了一个算法的骨架，而将某些步骤延迟到子类中实现，而策略模式完全将算法的实现延迟到具体策略类中。

        策略模式通过将算法或策略的实现与使用算法的代码分离，提供了极大的灵活性和可扩展性，是处理算法变化的经典解决方案。