行为型模式之策略模式

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。

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。