設計模式之--策略模式及其在JDK中的應用

前言：本文主要介紹設計模式中的策略模式，準備按照以下幾個方面展開：

• 什麼是策略模式
• 策略模式結構和UML圖
• 策略模式在JDK中的應用

一、什麼是策略模式以及策略模式功能

1.1 為什麼需要策略模式？

1）完成一項任務，往往可以有多種不同的方式，每一種方式稱為一個策略，我們可以根據環境或者條件的不同選擇不同的策略來完成該項任務。
2）在軟體系統中，很多演算法可以實現某一功能，比如查詢、排序。這裡以查詢演算法為例說明，如果我們需要提供多種查詢演算法，可以將這些演算法寫在一個類中，在該類中提供多個方法，每一個方法對應一個具體的查詢演算法；當然也可以將這些查詢演算法封裝在一個統一的方法中，通過if…else…等條件判斷語句來進行選擇。但是這兩種實現方式有個弊端，如果需要增加一種新的查詢演算法，需要修改封裝演算法類的原始碼；更換查詢演算法，也需要修改客戶端呼叫程式碼。維護起來比較困難。
3）除了提供專門的查詢演算法類之外，還可以在客戶端程式中直接包含演算法程式碼，這種做法更不可取，將導致客戶端程式龐大而且難以維護，如果存在大量可供選擇的演算法時問題將變得更加嚴重。（這裡的在客戶端中包含演算法程式碼的意思就好比我們在包含main函式的類裡去實現演算法，而不專門提供封裝演算法的類）
4）為了解決這些問題，可以定義一些獨立的類來封裝不同的演算法，每一個類封裝一個具體的演算法，在這裡，每一個封裝演算法的類我們都可以稱之為策略(Strategy)，為了保證這些策略的一致性，一般會用一個抽象的策略類來做演算法的定義，而具體每種演算法則對應於一個具體策略類。

1.2 什麼是策略模式？

策略模式(Strategy Pattern)：定義一系列演算法，將每一個演算法封裝起來，並讓它們可以相互替換。策略模式讓演算法獨立於使用它的客戶而變化。

二、策略模式結構和UML圖

2.1 策略模式結構

策略模式包含如下角色：

• Context: 環境類
• Strategy: 抽象策略類
• ConcreteStrategy: 具體策略類

其中Context類持有Strategy的引用，ConcreteStrategy實現Strategy介面。

2.2 策略模式UML圖

2.3 策略模式Demo

以上面說的排序演算法的選擇為例，寫一個Demo。

首先定義抽象策略類AbstractSort

public interface AbstractSort {
    void sort();
}

然後定義具體策略類ConcreteSort1,ConcreteSort2,ConcreteSort3

public class ConcreteSort1 implements AbstractSort {

    @Override
    public void sort() {
        System.out.println("使用快速排序");
    }

}

public class ConcreteSort2 implements AbstractSort {

    @Override
    public void sort() {
        System.out.println("使用歸併排序");
    }

}

public class ConcreteSort3 implements AbstractSort {

    @Override
    public void sort() {
        System.out.println("使用堆排序");
    }

}

接著定義Context環境類

public class Context {

    public AbstractSort method;

    public Context(AbstractSort abstractSort) {
        this.method = abstractSort;
    }

    public void contextSort() {
        method.sort();
    }
}

最後定義客戶端類Main

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        //傳入不同的具體策略即可
        Context context = new Context(new ConcreteSort2());
        context.contextSort();

    }

}

三、策略模式在JDK中的應用

3.1 比較器Comparator

     在Java的集合框架中，經常需要通過構造方法傳入一個比較器Comparator，或者建立比較器傳入Collections的靜態方法中作為方法引數，進行比較排序等，使用的是策略模式。

     在該比較架構中，Comparator就是一個抽象的策略；一個類實現該結構，並實現裡面的compare方法，該類成為具體策略類；Collections類就是環境角色，他將集合的比較封裝成靜態方法對外提供api。

3.2 ThreadPoolExecutor中的四種拒絕策略

     在建立執行緒池時，需要傳入拒絕策略，當建立新執行緒使當前執行的執行緒數超過maximumPoolSize時，將會使用傳入的拒絕策略進行處理。

• AbortPolicy：直接丟擲異常。
• CallerRunsPolicy：只用呼叫者所線上程來執行任務。
• DiscardOldestPolicy：丟棄佇列裡最近的一個任務，並執行當前任務。
• DiscardPolicy：不處理，丟棄掉。

     這裡使用的就是策略模式。