模式定义
策略模式(Strategy Pattern):定义一系列算法,将每一个算法封装起来,并让它们可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而变化,也称为政策模式(Policy)。
模式动机
- 完成一项任务,往往可以有多种不同的方式,每一种方式称为一个策略,我们可以根据环境或者条件的不同选择不同的策略来完成该项任务。
- 在软件开发中也常常遇到类似的情况,实现某一个功能有多个途径,此时可以使用一种设计模式来使得系统可以灵活地选择解决途径,也能够方便地增加新的解决途径。
- 在软件系统中,有许多算法可以实现某一功能,如查找、排序等,一种常用的方法是硬编码(Hard Coding)在一个类中,如需要提供多种查找算法,可以将这些算法写到一个类中,在该类中提供多个方法,每一个方法对应一个具体的查找算法;当然也可以将这些查找算法封装在一个统一的方法中,通过
if…else…
等条件判断语句来进行选择。这两种实现方法我们都可以称之为硬编码,如果需要增加一种新的查找算法,需要修改封装算法类的源代码;更换查找算法,也需要修改客户端调用代码。在这个算法类中封装了大量查找算法,该类代码将较复杂,维护较为困难。 - 除了提供专门的查找算法类之外,还可以在客户端程序中直接包含算法代码,这种做法更不可取,将导致客户端程序庞大而且难以维护,如果存在大量可供选择的算法时问题将变得更加严重。
- 为了解决这些问题,可以定义一些独立的类来封装不同的算法,每一个类封装一个具体的算法,在这里,每一个封装算法的类我们都可以称之为策略(Strategy),为了保证这些策略的一致性,一般会用一个抽象的策略类来做算法的定义,而具体每种算法则对应于一个具体策略类。
相关实例
记得在之前介绍 合成/复用原则
时候提到过一个开车的例子,假设现在有一个 Person
类代表一个人, Car
类代表一辆车。Person
可以继承 Car
使用汽车的功能,但是如果一个有很多辆车,那么 Person
就需要进行很多次继承,且每次都需要重新写一辆车,所以要将 Car
定义为抽象的汽车,增加车时直接继承于抽象的车,实现代码复用。在者,即使这样人想去使用车还是要使用继承的方法,调用车的类,还是会出现多继承的情况,很明显会产生二义性,但是又不能直接继承抽象的 Car
类,所以此时,在 Person
类内部添加一个 Set()
方法,将 Car
作为 Person
类的一个成员变量,当人需要哪辆车时,调用 Set()
函数,用 Car
去指向具体的车,即可。巴拉了一大堆,建议连着连着前面的 合成复用原则
一起用餐。
模式结构
策略模式包含如下角色:
- Context: 环境类
- Strategy: 抽象策略类
- ConcreteStrategy: 具体策略类
代码分析
代码场景:抽象了一个武器类 WeaponStrategy
,内部有一个功能:使用武器,对于具体的武器有具体的使用方法。定义了一个 人类 Person
可以使用不同的武器,具体使用哪一个由客户自行设定。
#include <iostream>
using namespace std;
//抽象武器类
class WeaponStrategy {
public:
virtual void UseWeapon() = 0;
};
//两个具体的武器
class Knife :public WeaponStrategy {
public:
virtual void UseWeapon() {
cout << "使用小刀!" << endl;
}
};
class Pistol :public WeaponStrategy {
public:
virtual void UseWeapon() {
cout << "使用手枪!" << endl;
}
};
class Person {
public:
void setWeapon(WeaponStrategy* weapon) {
this->pWeapon = weapon; //设计不同的武器
}
void Go() {
this->pWeapon->UseWeapon(); //多态
}
~Person() {
delete pWeapon;
pWeapon = nullptr;
}
private:
WeaponStrategy* pWeapon; //将抽象的武器组合进人的类
};
int main() {
Person *p1 = new Person;
p1->setWeapon(new Knife);
p1->Go();
delete p1;
p1 = nullptr;
return 0;
}
策略模式的优缺点
优点
- 策略模式提供了对
开闭原则
的完美支持,用户可以在不修改原有系统的基础上选择算法或行为,也可以灵活地增加新的算法或行为。 - 策略模式提供了管理相关的算法族的办法。
- 策略模式提供了可以替换继承关系的办法。
- 使用策略模式可以避免使用多重条件转移语句。
缺点
- 客户端必须知道所有的策略类,并自行决定使用哪一个策略类。
- 策略模式将造成产生很多策略类,可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。
适用环境
- 可以通过环境类状态的个数来决定是使用策略模式还是状态模式。
- 策略模式的环境类自己选择一个具体策略类,具体策略类无须关心环境类;而状态模式的环境类由于外在因素需要放进一个具体状态中,以便通过其方法实现状态的切换,因此环境类和状态类之间存在一种双向的关联关系。
- 使用策略模式时,客户端需要知道所选的具体策略是哪一个,而使用状态模式时,客户端无须关心具体状态,环境类的状态会根据用户的操作自动转换。
- 如果系统中某个类的对象存在多种状态,不同状态下行为有差异,而且这些状态之间可以发生转换时使用状态模式;如果系统中某个类的某一行为存在多种实现方式,而且这些实现方式可以互换时使用策略模式。