策略模式详解与示例
一、什么是策略模式？
策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一系列算法，将每一个算法封装起来，使得它们可以互换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户程序，使得算法的选择和使用更加灵活和可扩展。
二、策略模式的组成
策略模式主要由以下角色组成：
- 策略接口（Strategy）：定义所有支持的算法的公共接口。
- 具体策略（ConcreteStrategy）：实现策略接口，提供具体的算法实现。
- 上下文（Context）：持有一个策略对象，并可以在运行时更换策略对象。
三、策略模式的优点与缺点
优点：
- 算法封装：将不同的算法封装在不同的类中，具有更好的扩展性和可维护性。
- 提高灵活性：客户端可以根据需要动态地选择算法，增强了程序的灵活性。
- 降低耦合：策略模式降低了系统中各个类之间的耦合度，使得系统更加模块化。
缺点：
- 增加类的数量：策略模式会产生大量的策略类，可能会增加系统的复杂度。
四、策略模式的实现
下面通过一个简单的 Java 示例来演示策略模式的实现。假设我们有一个计算器程序，支持不同的运算方式（加法、减法、乘法、除法）。
1. 定义策略接口
策略接口定义了所有支持的算法的公共接口：
public interface Strategy {
int doOperation(int num1, int num2);
}
2. 实现具体策略
具体策略实现了策略接口中的方法，提供具体的算法实现：
public class AdditionStrategy implements Strategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 + num2;
}
}
public class SubtractionStrategy implements Strategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
public class MultiplicationStrategy implements Strategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 * num2;
}
}
public class DivisionStrategy implements Strategy {
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
if (num2 == 0) {
throw new IllegalArgumentException("Cannot divide by zero");
}
return num1 / num2;
}
}
3. 定义上下文类
上下文类使用策略接口，持有一个具体的策略对象，并可以在运行时更换策略对象：
public class Calculator {
private Strategy strategy;
public Calculator(Strategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public int executeStrategy(int num1, int num2) {
return strategy.doOperation(num1, num2);
}
public void setStrategy(Strategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
}
4. 测试策略模式
下面的代码演示了如何使用策略模式进行运算：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Calculator calculator = new Calculator(new AdditionStrategy());
System.out.println("10 + 5 = " + calculator.executeStrategy(10, 5));
calculator.setStrategy(new SubtractionStrategy());
System.out.println("10 - 5 = " + calculator.executeStrategy(10, 5));
calculator.setStrategy(new MultiplicationStrategy());
System.out.println("10 * 5 = " + calculator.executeStrategy(10, 5));
calculator.setStrategy(new DivisionStrategy());
System.out.println("10 / 5 = " + calculator.executeStrategy(10, 5));
}
}
输出：
10 + 5 = 15
10 - 5 = 5
10 * 5 = 50
10 / 5 = 2
五、总结
策略模式通过将不同的算法封装在各个策略类中，允许客户端在运行时动态地选择和更换算法。它提高了系统的灵活性和可维护性，同时降低了系统的耦合度。
