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掌握策略设计模式：开发人员指南

Susan Sarandon

Nov 15, 2024 pm 12:31 PM

Mastering the Strategy Design Pattern: A Guide for Developers

作为软件工程师，我们不断地承担着创建可维护、灵活和可扩展的系统的任务。在这种情况下，设计模式是强大的工具，可以帮助我们以结构化和可重用的方式解决重复出现的问题。其中一种设计模式是策略模式，它是行为模式家族的一部分。

策略模式允许您定义一系列算法，封装每个算法，并使它们可以互换。这意味着客户端可以在运行时选择合适的算法或策略，而无需改变系统的核心功能。

在这篇博客中，我将深入探讨策略模式、其关键概念和组件、一个现实世界的示例，以及何时以及为何应该使用它。我们还将探索策略模式如何与抽象、枚举甚至工厂模式一起工作，以使设计更加健壮和灵活。

什么是策略设计模式？

策略模式是一种行为设计模式，可以在运行时选择算法的行为。策略模式不是采用单一的整体算法，而是允许行为（或策略）可以互换，这使得系统更加灵活且更易于维护。

核心理念：

定义一系列算法（策略）。
将每个算法封装在一个单独的类中。
使算法可以互换。
让客户端选择在运行时使用哪种算法。

何时以及为何应该使用策略模式？

用例：

策略模式在以下情况下特别有用：

您有一系列算法，客户端必须选择一个来执行。
您需要动态选择不同的行为（例如排序、定价、付款处理）。
该行为独立于客户端，但根据上下文而变化。
您希望避免决定执行哪种行为的大型条件语句（例如 if 或 switch）。

为什么使用它？

关注点分离：策略模式将算法的关注点与系统的其余部分分开。客户端代码不知道算法内部如何工作，使其更加模块化。
可扩展性：无需更改现有代码，只需添加新策略类即可添加新算法。
可维护性：通过将不同的行为委托给各个策略类来降低代码的复杂性，从而使维护更容易。

什么时候不使用？

简单算法：如果您正在使用的算法很简单并且不会改变，那么使用策略模式可能会有点矫枉过正。
太多策略：如果你有大量策略，可能会导致类爆炸，这可能会损害可读性并增加复杂性。
不频繁更改：如果算法不经常更改，引入策略模式可能会带来不必要的复杂性。

策略模式的关键概念和组成部分

策略模式由以下关键组件组成：

上下文：
- 这是将与策略对象交互的类。它通常包含对策略的引用并将实际行为委托给该策略。
策略：
- 这是一个接口（或抽象类），声明了执行算法的方法。具体策略实现此接口以提供不同的行为。
具体策略：
- 这些是实现策略接口并定义特定算法或行为的类。

现实示例：支付处理系统

让我们考虑一个允许用户使用不同方式付款的支付处理系统，例如信用卡、PayPal和加密货币。每种方法的付款处理方式有所不同，但上下文（本例中为 ShoppingCart）需要能够处理付款，而不必担心每种付款方法的具体情况。

第 1 步：定义 PaymentMethod 枚举

我们将首先使用枚举来定义不同的付款方式。这使得付款方式选择类型安全并且更易于管理。

public enum PaymentMethod {
    CREDIT_CARD,
    PAYPAL,
    CRYPTOCURRENCY;
}

第 2 步：创建 PaymentInformation 类

此类封装了处理付款所需的详细信息。它包含付款方式和付款详细信息（例如卡号、电子邮件或加密货币地址）。

public class PaymentInformation {
    private PaymentMethod paymentMethod;
    private String paymentDetails;

    public PaymentInformation(PaymentMethod paymentMethod, String paymentDetails) {
        this.paymentMethod = paymentMethod;
        this.paymentDetails = paymentDetails;
    }

    public PaymentMethod getPaymentMethod() {
        return paymentMethod;
    }

    public String getPaymentDetails() {
        return paymentDetails;
    }
}

第 3 步：定义 PaymentStrategy 接口

这将是所有支付策略的基本界面。它定义了通用方法 pay()，所有具体策略都会实现该方法。

public enum PaymentMethod {
    CREDIT_CARD,
    PAYPAL,
    CRYPTOCURRENCY;
}

第四步：实施具体策略

在这里，我们实现了 CreditCardPayment、PayPalPayment 和 CryptoPayment 的具体策略。这些类中的每一个都根据付款类型实现 pay() 方法。

信用卡付款策略

public class PaymentInformation {
    private PaymentMethod paymentMethod;
    private String paymentDetails;

    public PaymentInformation(PaymentMethod paymentMethod, String paymentDetails) {
        this.paymentMethod = paymentMethod;
        this.paymentDetails = paymentDetails;
    }

    public PaymentMethod getPaymentMethod() {
        return paymentMethod;
    }

    public String getPaymentDetails() {
        return paymentDetails;
    }
}

PayPal 付款策略

public abstract class PaymentStrategy {
    protected PaymentInformation paymentInformation;

    public PaymentStrategy(PaymentInformation paymentInformation) {
        this.paymentInformation = paymentInformation;
    }

    public abstract void pay(double amount);

    protected boolean validatePaymentDetails() {
        return paymentInformation != null && paymentInformation.getPaymentDetails() != null && !paymentInformation.getPaymentDetails().isEmpty();
    }
}

加密货币支付策略

public class CreditCardPayment extends PaymentStrategy {
    public CreditCardPayment(PaymentInformation paymentInformation) {
        super(paymentInformation);
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        if (validatePaymentDetails()) {
            System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card: " + paymentInformation.getPaymentDetails());
        } else {
            System.out.println("Invalid Credit Card details.");
        }
    }
}

第5步：工厂选择策略

我们将使用工厂模式根据付款方式实例化适当的付款策略。这使得系统更加灵活，并允许客户端在运行时选择付款方式。

public class PayPalPayment extends PaymentStrategy {
    public PayPalPayment(PaymentInformation paymentInformation) {
        super(paymentInformation);
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        if (validatePaymentDetails()) {
            System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal: " + paymentInformation.getPaymentDetails());
        } else {
            System.out.println("Invalid PayPal details.");
        }
    }
}

第 6 步：客户端代码（购物车）

ShoppingCart 类是使用支付策略的上下文。它将付款责任委托给工厂选择的策略。

public class CryptoPayment extends PaymentStrategy {
    public CryptoPayment(PaymentInformation paymentInformation) {
        super(paymentInformation);
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        if (validatePaymentDetails()) {
            System.out.println("Paid " + amount + " using Cryptocurrency to address: " + paymentInformation.getPaymentDetails());
        } else {
            System.out.println("Invalid cryptocurrency address.");
        }
    }
}

第 7 步：运行示例

public class PaymentStrategyFactory {
    public static PaymentStrategy createPaymentStrategy(PaymentInformation paymentInformation) {
        switch (paymentInformation.getPaymentMethod()) {
            case CREDIT_CARD:
                return new CreditCardPayment(paymentInformation);
            case PAYPAL:
                return new PayPalPayment(paymentInformation);
            case CRYPTOCURRENCY:
                return new CryptoPayment(paymentInformation);
            default:
                throw new IllegalArgumentException("Unsupported payment method: " + paymentInformation.getPaymentMethod());
        }
    }
}

输出：

public class ShoppingCart {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;

    public ShoppingCart(PaymentInformation paymentInformation) {
        this.paymentStrategy = PaymentStrategyFactory.createPaymentStrategy(paymentInformation);
    }

    public void checkout(double amount) {
        paymentStrategy.pay(amount);
    }

    public void setPaymentInformation(PaymentInformation paymentInformation) {
        this.paymentStrategy = PaymentStrategyFactory.createPaymentStrategy(paymentInformation);
    }
}