在软件开发中，我们常常需要根据不同的情况选择不同的算法来解决问题。一种常见的做法是使用条件语句来根据不同的条件选择不同的算法，但这种方式难以维护和扩展。Java中的策略模式提供了一种更灵活、可维护和可扩展的方式来解决这一问题。
策略模式的定义
策略模式是一种行为型设计模式，它定义了一系列的算法，并将每个算法封装成一个独立的类，在运行时根据需要动态选择合适的算法来解决问题。策略模式将算法的使用和算法的实现分离，使得算法可以独立于其使用而变化。
策略模式的结构
策略模式包含三个主要的角色：
- 环境(Context)：负责维护一个对策略对象的引用，并且提供一个方法来动态设置策略对象。
- 抽象策略(Strategy)：定义了一个算法的接口，所有的策略类都必须实现该接口。
- 具体策略(ConcreteStrategy)：实现了抽象策略接口，提供具体的算法实现。
下面是策略模式的结构图：
+------------------+
| Context |
+------------------+
| - strategy: Strategy |
+------------------+
| + algorithm() |
| + setStrategy(Strategy) |
+------------------+
^
|
|
+----------|-----------+
| | |
| Strategy | ConcreteStrategyA |
| | |
+------------------+
| + algorithm() |
+------------------+
^
|
|
+----------|-----------+
| | |
| Strategy | ConcreteStrategyB |
| | |
+------------------+
| + algorithm() |
+------------------+
策略模式的示例
假设我们要编写一个计算器程序，支持加法、减法、乘法和除法等基本计算操作。我们可以使用策略模式来实现这个程序。
首先，我们需要定义一个抽象策略接口Strategy，其中包含一个calculate方法用于执行计算操作。
public interface Strategy {
double calculate(double num1, double num2);
}
然后，我们可以实现具体的策略类，分别代表加法、减法、乘法和除法操作。
public class AddStrategy implements Strategy {
@Override
public double calculate(double num1, double num2) {
return num1 + num2;
}
}
public class SubtractStrategy implements Strategy {
@Override
public double calculate(double num1, double num2) {
return num1 - num2;
}
}
public class MultiplyStrategy implements Strategy {
@Override
public double calculate(double num1, double num2) {
return num1 * num2;
}
}
public class DivideStrategy implements Strategy {
@Override
public double calculate(double num1, double num2) {
if (num2 == 0) {
throw new IllegalArgumentException("Divisor cannot be zero");
}
return num1 / num2;
}
}
接下来，我们需要创建一个环境类Context，它包含一个对策略对象的引用，并且提供了一个方法setStrategy来设置策略对象。
public class Context {
private Strategy strategy;
public void setStrategy(Strategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public double calculate(double num1, double num2) {
if (strategy == null) {
throw new IllegalStateException("No strategy set");
}
return strategy.calculate(num1, num2);
}
}
最后，我们可以在客户端代码中使用策略模式来进行计算操作。
public class Calculator {
public static void main(String[] args) {
Context context = new Context();
// 设置加法策略
context.setStrategy(new AddStrategy());
System.out.println("5 + 3 = " + context.calculate(5, 3));
// 设置减法策略
context.setStrategy(new SubtractStrategy());
System.out.println("5 - 3 = " + context.calculate(5, 3));
// 设置乘法策略
context.setStrategy(new MultiplyStrategy());
System.out.println("5 * 3 = " + context.calculate(5, 3));
// 设置除法策略
context.setStrategy(new DivideStrategy());
System.out.println("5 / 3 = " + context.calculate(5, 3));
}
}
输出结果为：
5 + 3 = 8.0
5 - 3 = 2.0
5 * 3 = 15.0
5 / 3 = 1.6666666666666667
策略模式的优点
策略模式具有以下优点：
- 算法可独立于使用它的客户端而变化，客户端无需关心具体的算法实现。
- 策略模式避免了使用大量的条件语句来选择算法，使得代码更加简洁、易于维护和扩展。
- 策略模式提供了一种动态选择算法的方式，使得算法的选择可以根据运行时的情况来改变。
总结
Java中的策略模式允许我们在运行时动态选择合适的算法来解决问题。策略模式将算法的使用和算法的实现分离，使得代码更加灵活、可维护和可扩展。通过定义一系列的算法，并在运行时选择合适的算法，策略模式可以帮助我们提高设计和代码的质量。
本文来自极简博客，作者：数字化生活设计师，转载请注明原文链接：Java中的策略模式：定义一系列的算法并动态选择
