設計模式--策略模式Strategy（行為型）

benbenxiongyuan發表於2014-04-15
設計模式

1.概述

        在軟體開發中也常常遇到類似的情況，實現某一個功能有多種演算法或者策略，我們可以根據環境或者條件的不同選擇不同的演算法或者策略來完成該功能。如查詢、排序等，一種常用的方法是硬編碼(Hard Coding)在一個類中，如需要提供多種查詢演算法，可以將這些演算法寫到一個類中，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…或者case等條件判斷語句來進行選擇。這兩種實現方法我們都可以稱之為硬編碼，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。在這個演算法類中封裝了大量查詢演算法，該類程式碼將較複雜，維護較為困難。如果我們將這些策略包含在客戶端，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。

例子1：一個選單功能能夠根據使用者的“皮膚”首選項來決定是否採用水平的還是垂直的排列形式。同事可以靈活增加選單那的顯示樣式。

例子2：出行旅遊：我們可以有幾個策略可以考慮：可以騎自行車，汽車，做火車，飛機。每個策略都可以得到相同的結果，但是它們使用了不同的資源。選擇策略的依據是費用，時間，使用工具還有每種方式的方便程度 。



2.問題

如何讓演算法和物件分開來，使得演算法可以獨立於使用它的客戶而變化？

3.解決方案

策略模式：定義一系列的演算法,把每一個演算法封裝起來, 並且使它們可相互替換。本模式使得演算法可獨立於使用它的客戶而變化。也稱為政策模式(Policy)。（Definea family of algorithms,encapsulate each one, andmake them interchangeable. Strategy lets the algorithmvary independently from clients that use it. ）

策略模式把物件本身和運算規則區分開來，其功能非常強大，因為這個設計模式本身的核心思想就是物件導向程式設計的多形性的思想。

4.適用性

當存在以下情況時使用Strategy模式
1）• 許多相關的類僅僅是行為有異。 “策略”提供了一種用多個行為中的一個行為來配置一個類的方法。即一個系統需要動態地在幾種演算法中選擇一種。
2）• 需要使用一個演算法的不同變體。例如，你可能會定義一些反映不同的空間 /時間權衡的演算法。當這些變體實現為一個演算法的類層次時 ,可以使用策略模式。
3）• 演算法使用客戶不應該知道的資料。可使用策略模式以避免暴露覆雜的、與演算法相關的資料結構。
4）• 一個類定義了多種行為 , 並且這些行為在這個類的操作中以多個條件語句的形式出現。將相關的條件分支移入它們各自的Strategy類中以代替這些條件語句。

5.結構


6.模式的組成

環境類(Context):用一個ConcreteStrategy物件來配置。維護一個對Strategy物件的引用。可定義一個介面來讓Strategy訪問它的資料。
抽象策略類(Strategy):定義所有支援的演算法的公共介面。 Context使用這個介面來呼叫某ConcreteStrategy定義的演算法。
具體策略類(ConcreteStrategy):以Strategy介面實現某具體演算法。

7.效果

Strategy模式有下面的一些優點：
1) 相關演算法系列 Strategy類層次為Context定義了一系列的可供重用的演算法或行為。 繼承有助於析取出這些演算法中的公共功能。
2) 提供了可以替換繼承關係的辦法： 繼承提供了另一種支援多種演算法或行為的方法。你可以直接生成一個Context類的子類，從而給它以不同的行為。但這會將行為硬行編制到 Context中，而將演算法的實現與Context的實現混合起來,從而使Context難以理解、難以維護和難以擴充套件，而且還不能動態地改變演算法。最後你得到一堆相關的類 , 它們之間的唯一差別是它們所使用的演算法或行為。 將演算法封裝在獨立的Strategy類中使得你可以獨立於其Context改變它，使它易於切換、易於理解、易於擴充套件。
3) 消除了一些if else條件語句 ：Strategy模式提供了用條件語句選擇所需的行為以外的另一種選擇。當不同的行為堆砌在一個類中時 ,很難避免使用條件語句來選擇合適的行為。將行為封裝在一個個獨立的Strategy類中消除了這些條件語句。含有許多條件語句的程式碼通常意味著需要使用Strategy模式。
4) 實現的選擇 Strategy模式可以提供相同行為的不同實現。客戶可以根據不同時間 /空間權衡取捨要求從不同策略中進行選擇。

Strategy模式缺點:

1)客戶端必須知道所有的策略類，並自行決定使用哪一個策略類:  本模式有一個潛在的缺點，就是一個客戶要選擇一個合適的Strategy就必須知道這些Strategy到底有何不同。此時可能不得不向客戶暴露具體的實現問題。因此僅當這些不同行為變體與客戶相關的行為時 , 才需要使用Strategy模式。
2 ) Strategy和Context之間的通訊開銷 ：無論各個ConcreteStrategy實現的演算法是簡單還是複雜, 它們都共享Strategy定義的介面。因此很可能某些 ConcreteStrategy不會都用到所有通過這個介面傳遞給它們的資訊；簡單的 ConcreteStrategy可能不使用其中的任何資訊！這就意味著有時Context會建立和初始化一些永遠不會用到的引數。如果存在這樣問題 , 那麼將需要在Strategy和Context之間更進行緊密的耦合。
3 )策略模式將造成產生很多策略類：可以通過使用享元模式在一定程度上減少物件的數量。 增加了物件的數目 Strategy增加了一個應用中的物件的數目。有時你可以將 Strategy實現為可供各Context共享的無狀態的物件來減少這一開銷。任何其餘的狀態都由 Context維護。Context在每一次對Strategy物件的請求中都將這個狀態傳遞過去。共享的 Strategy不應在各次呼叫之間維護狀態。

8.實現

1)出行旅遊：

uml：


程式碼實現：

[php] view plaincopyprint?
  1. <?php  
  2. /** 
  3. * 策略模式 
  4. * 定義一系列的演算法,把每一個演算法封裝起來, 並且使它們可相互替換。本模式使得演算法可獨立於使用它的客戶而變化 
  5. * 
  6. */   
  7.   
  8.   
  9. /** 
  10. * 出行旅遊 
  11. * 
  12. *  
  13. */  
  14. interface TravelStrategy{  
  15.     public function travelAlgorithm();  
  16. }   
  17.   
  18.   
  19. /** 
  20.  * 具體策略類(ConcreteStrategy)1：乘坐飛機 
  21.  */  
  22. class AirPlanelStrategy implements TravelStrategy {  
  23.     public function travelAlgorithm(){  
  24.         echo "travel by AirPlain", "<BR>\r\n";   
  25.     }  
  26. }   
  27.   
  28.   
  29. /** 
  30.  * 具體策略類(ConcreteStrategy)2：乘坐火車 
  31.  */  
  32. class TrainStrategy implements TravelStrategy {  
  33.     public function travelAlgorithm(){  
  34.         echo "travel by Train", "<BR>\r\n";   
  35.     }  
  36. }   
  37.   
  38. /** 
  39.  * 具體策略類(ConcreteStrategy)3：騎自行車 
  40.  */  
  41. class BicycleStrategy implements TravelStrategy {  
  42.     public function travelAlgorithm(){  
  43.         echo "travel by Bicycle", "<BR>\r\n";   
  44.     }  
  45. }   
  46.   
  47.   
  48.   
  49. /** 
  50.  *  
  51.  * 環境類(Context):用一個ConcreteStrategy物件來配置。維護一個對Strategy物件的引用。可定義一個介面來讓Strategy訪問它的資料。 
  52.  * 演算法解決類，以提供客戶選擇使用何種解決方案： 
  53.  */  
  54. class PersonContext{  
  55.     private $_strategy = null;  
  56.   
  57.     public function __construct(TravelStrategy $travel){  
  58.         $this->_strategy = $travel;  
  59.     }  
  60.     /** 
  61.     * 旅行 
  62.     */  
  63.     public function setTravelStrategy(TravelStrategy $travel){  
  64.         $this->_strategy = $travel;  
  65.     }  
  66.     /** 
  67.     * 旅行 
  68.     */  
  69.     public function travel(){  
  70.         return $this->_strategy ->travelAlgorithm();  
  71.     }  
  72. }   
  73.   
  74. // 乘坐火車旅行   
  75. $person = new PersonContext(new TrainStrategy());  
  76. $person->travel();  
  77.   
  78. // 改騎自行車   
  79. $person->setTravelStrategy(new BicycleStrategy());  
  80. $person->travel();  
  81.   
  82. ?>   
<?php
/**
* 策略模式
* 定義一系列的演算法,把每一個演算法封裝起來, 並且使它們可相互替換。本模式使得演算法可獨立於使用它的客戶而變化
*
*/ 


/**
* 出行旅遊
*
* 
*/
interface TravelStrategy{
	public function travelAlgorithm();
} 


/**
 * 具體策略類(ConcreteStrategy)1：乘坐飛機
 */
class AirPlanelStrategy implements TravelStrategy {
	public function travelAlgorithm(){
		echo "travel by AirPlain", "<BR>\r\n"; 
	}
} 


/**
 * 具體策略類(ConcreteStrategy)2：乘坐火車
 */
class TrainStrategy implements TravelStrategy {
	public function travelAlgorithm(){
		echo "travel by Train", "<BR>\r\n"; 
	}
} 

/**
 * 具體策略類(ConcreteStrategy)3：騎自行車
 */
class BicycleStrategy implements TravelStrategy {
	public function travelAlgorithm(){
		echo "travel by Bicycle", "<BR>\r\n"; 
	}
} 



/**
 * 
 * 環境類(Context):用一個ConcreteStrategy物件來配置。維護一個對Strategy物件的引用。可定義一個介面來讓Strategy訪問它的資料。
 * 演算法解決類，以提供客戶選擇使用何種解決方案：
 */
class PersonContext{
	private $_strategy = null;

	public function __construct(TravelStrategy $travel){
		$this->_strategy = $travel;
	}
	/**
	* 旅行
	*/
	public function setTravelStrategy(TravelStrategy $travel){
		$this->_strategy = $travel;
	}
	/**
	* 旅行
	*/
	public function travel(){
		return $this->_strategy ->travelAlgorithm();
	}
} 

// 乘坐火車旅行
$person = new PersonContext(new TrainStrategy());
$person->travel();

// 改騎自行車
$person->setTravelStrategy(new BicycleStrategy());
$person->travel();

?>

 

2)排序策略:某系統提供了一個用於對陣列資料進行操作的類，該類封裝了對陣列的常見操作，

如查詢陣列元素、對陣列元素進行排序等。現以排序操作為例，使用策略模式設計該陣列操作類，

使得客戶端可以動態地更換排序演算法，可以根據需要選擇氣泡排序或選擇排序或插入排序，

也能夠靈活地增加新的排序演算法。

9.與其他相關模式

1）狀態模式

策略模式和其它許多設計模式比較起來是非常類似的。策略模式和狀態模式最大的區別就是策略模式只是的條件選擇只執行一次，而狀態模式是隨著例項引數（物件例項的狀態）的改變不停地更改執行模式。換句話說，策略模式只是在

物件初始化的時候更改執行模式，而狀態模式是根據物件例項的週期時間而動態地改變物件例項的執行模式。

•可以通過環境類狀態的個數來決定是使用策略模式還是狀態模式。
•策略模式的環境類自己選擇一個具體策略類，具體策略類無須關心環境類；而狀態模式的環境類由於外在因素需要放進一個具體狀態中，
以便通過其方法實現狀態的切換，因此環境類和狀態類之間存在一種雙向的關聯關係。
•使用策略模式時，客戶端需要知道所選的具體策略是哪一個，而使用狀態模式時，客戶端無須關心具體狀態，環境類的狀態會根據使用者的操作自動轉換。
•如果系統中某個類的物件存在多種狀態，不同狀態下行為有差異，而且這些狀態之間可以發生轉換時使用狀態模式；
如果系統中某個類的某一行為存在多種實現方式，而且這些實現方式可以互換時使用策略模式。

2）簡單工廠的區別：點選開啟連結

工廠模式是建立型模式 ，它關注物件建立，提供建立物件的介面. 讓物件的建立與具體的使用客戶無關。
策略模式是物件行為型模式 ，它關注行為和演算法的封裝 。它定義一系列的演算法,把每一個演算法封裝起來, 並且使它們可相互替換。使得演算法可獨立於使用它的客戶而變化

用我們上面提到旅行的例子：
我們去旅行。策略模式的做法：有幾種方案供你選擇旅行，選擇火車好呢還是騎自行車，完全有客戶自行決定去構建旅行方案（比如你自己需要去買火車票，或者機票）。而工廠模式是你決定哪種旅行方案後，不用關注這旅行方案怎麼給你建立，也就是說你告訴我方案的名稱就可以了，然後由工廠代替你去構建具體方案（工廠代替你去買火車票）。

上面的例子裡面client程式碼：
$person = new PersonContext(new TrainStrategy());
$person->travel();
我們看到客戶需要自己去建立具體旅行（new TrainStrategy()）例項。傳遞的是具體例項。
而工廠模式你只要告訴哪種旅行就可以了，不是傳遞一個具體例項，而是一個標識（旅行方案標識）。

10.總結與分析

1）策略模式是一個比較容易理解和使用的設計模式，策略模式是對演算法的封裝，它把演算法的責任和演算法本身分割開，委派給不同的物件管理。策略模式通常把一個系列的演算法封裝到一系列的策略類裡面，作為一個抽象策略類的子類。用一句話來說，就是“準備一組演算法，並將每一個演算法封裝起來，使得它們可以互換”。
2）在策略模式中，應當由客戶端自己決定在什麼情況下使用什麼具體策略角色。2）
3）策略模式僅僅封裝演算法，提供新演算法插入到已有系統中，以及老演算法從系統中“退休”的方便，策略模式並不決定在何時使用何種演算法，演算法的選擇由客戶端來決定。這在一定程度上提高了系統的靈活性，但是客戶端需要理解所有具體策略類之間的區別，以便選擇合適的演算法，這也是策略模式的缺點之一，在一定程度上增加了客戶端的使用難度。

轉自： http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7558249

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