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標題: 設計模式之策略模式——Strategy Pattern [打印本頁]

作者: 51黑tt 時間: 2016-3-5 23:45
標題: 設計模式之策略模式——Strategy Pattern
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策略設計模式隸屬行為模式，行為模式關注于算法和算法間的通訊。策略是在給定輸入條件下，實現某個目標的計劃或方案。策略與算法類似，算法是定義好的過程，由多個操作組成，操作可分散實現于不同的類中，我們需要管理和維護這些類。行為模式捕捉操作在類間的劃分方式，并優化如何處理其通訊。策略是一個計劃，它也涉及從一組輸入獲得一組輸出。通常，與算法相比策略是更大范圍的可選方案，策略通常代表一組或一簇可以相互替換的方案。（通常情況下可認為其同義），策略也可以是被使用的數據。
當有多個可用的策略時，會存在一個策略選擇的問題。當你把策略看成到達目的地的道路時，策略選擇就像一個路由器了，它內部封裝路由算法（策略選擇邏輯，一般策略的選擇會有一個依據，比如根據上下文環境（自身的或外部的），或是隨機選擇一個）。
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意圖：
策略模式的意圖在于，從算法的宿主（host）類中，將算法分離出來放到一個獨立的類里。對于一個問題的解決可能有若干個算法（策略）可行。如果算法保留在宿主類中，會產生一些混亂的條件語句（路由選擇）。策略模式允許客戶端（client）從一個算法族中選擇一個算法并給其一個簡單的方式去訪問它。這些被分離出來的算法會實現一個共同的操作（操作定義于接口中）。策略操作定義了策略的輸入與輸出，策略實現的工作會留給各個類，這些類以不同的方案實現同一操作，他為宿主類提供了統一的接口，因而這些類是可替換的。這符合類原理類的原理中的：依賴性倒置和Liskov替代原理。
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應用策略模式的例子。
經典的策略模式例子就是排序算法。有很多的排序算法，如冒泡，歸并（java集合排序用此算法），快速，線性排序，shell排序等。這些算法在特定情形下其中的一些會比另一些更“合適”，在時空性價比上更好些。這些算法的輸入都是一樣的（亂序或有序集合）輸出也是一樣的（已排序的集合）。但其內部實現不同，在什么條件下選擇那個算法就是一個策略選擇問題。每個算法都有相同的操作如：Collection Sort（Collection SomeArray）；
關于排序算法請參考數據結構方面的書籍或資料。
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模式圖示(點擊看大圖)：

在給定上下文中，合適的策略會從可用的策略簇中選出。
策略的角色：
1.上下文（context）：一個對策略將要工作其中的上下文（即環境）信息的維護者。（Host類）
2.策略接口（IStrategy）：為所有的策略定義公共的操作接口。
3.具體策略（concreteStratety）：實現策略接口中的操作，該類含有具體的算法。
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所有的設計模式中的類圖都是角色。我們不必拘泥于其名稱，其中的方法簽名也是可改變的，在我們的環境中我們需要一些指派（assignment），由我們自定義的類來承擔那些角色。
以下給出一個該模式實現的示例：
描述：有一個人“小明”或是“小王”它們將去旅游，由于資金的問題，他們會選擇不同的交通工具；
第一種Person版本中會根據自己擁有的錢來選擇不同的旅游策略：坐飛機，坐高客，或是坐火車。
使用策略模式后。將旅游的策略部分提到Person外部，僅讓Person依賴一個抽象的交通工具（IVehicle）現在
Person中的Travel方法僅調用IVehicle的TravelTo方法。至于具體交通工具的決策邏輯已經提到Person類外了。
來看我的練習代碼：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace StrategyPatternDemo
{
class Program
{
      static void Main(string[] args)
      {
         System.Console.WriteLine("<<--start 策略模式示例...."+'\n');
         //********測試*******************************************************************
         Test1();
         Test2();
         //********測試*******************************************************************
         System.Console.WriteLine();
         System.Console.WriteLine(" 策略模式示例....--end>>");
         System.Console.ReadLine();
      }
      static void Test1() {
         //不使用策略設計模式的示例
         Person p = new Person();
         p.Name = "小明";
         p.Money = 1500;
         System.Console.WriteLine("{0}有{1}元",p.Name ,p.Money );
         p.Travel("北京");
      }
      static void Test2() {
         System.Console.WriteLine();
         System.Console.WriteLine("<<--startTest2: 重構為策略模式后");
         Person_V1 p = new Person_V1();
         p.Name = "小王";
         p.Money = 900;
         IVehicle decisionVehicle;
         if (p.Money >= 2000) {
            decisionVehicle = new Airliner();
         }
         else if (p.Money >= 1000)
         {
            decisionVehicle = new Coach();
         }
         else {
            decisionVehicle = new Train();
         }
         p.RecommendedTravelBy(decisionVehicle);
         System.Console.WriteLine("{0}有{1}元",p.Name ,p.Money );
         p.Travel("上海");
         System.Console.WriteLine(" 重構為策略模式后 endTest2-->>");
      }
}
//*****************原始類********************************************************************
class Person{
      private string name;
      private double money;
      public Person() {
         this.name = "[SomePerson]";
         this.money = 0.0D;
      }
      public string Name {
         set { this.name = value; }
         get { return this.name; }
      }
      public double Money {
         set { this.money = value; }
         get { return this.money; }
      }
      public void Travel(string where) {
         if (money >= 2000) {
            this.TravelByairliner(where);
         }
         else if (money >= 1000)
         {//暗含邏輯小于2000
            this.TravelByCoach(where );
         }
         else {
            this.TravelByTrain(where );
         }
      }
      #region TravelBySomeVehicle
      private void TravelByairliner(string toSomewhere)
      {
         System.Console.WriteLine("坐飛機去{0} ", toSomewhere);
      }
      private void TravelByTrain(string toSomewhere)
      {
         System.Console.WriteLine("坐火車去{0}", toSomewhere);
      }
      private void TravelByCoach(string toSomewhere)
      {
         System.Console.WriteLine("坐高客去{0} ", toSomewhere);
      }
      #endregion
}
//*****************原始類********************************************************************
//*****************重構后********************************************************************
class Person_V1
{
      private string name;
      private double money;
      public Person_V1()
      {
         this.name = "[SomePerson]";
         this.money = 0.0D;
      }
      public string Name
      {
         set { this.name = value; }
         get { return this.name; }
      }
      public double Money
      {
         set { this.money = value; }
         get { return this.money; }
      }
      //*********策略對象可由外部傳入*************************************
      private IVehicle vehicle;//某交通工具
      public void RecommendedTravelBy(IVehicle someVehicle){
         this.vehicle = someVehicle;//交通工具由外部決定
      }
      //*********策略對象可由外部傳入*************************************
      public void Travel(string where)
      {
         if (this.vehicle == null)
         {
            System.Console.WriteLine("并未指定交通工具！");
         }
         else
         {
            this.vehicle.TravelTo(where);
         }
      }

}
#region IStrategy_Interface 策略接口
public interface IVehicle {
      //策略接口，定義了一個操作TravelTo
      void TravelTo(string where);
}
#endregion

#region ConcreteStrategy_Classes 策略實現者類

public class Airliner : IVehicle {
      #region IVehicle 成員
      public void TravelTo(string where)
      {
         //對操作TravelTo的實現
         System.Console.WriteLine("坐飛機去{0} ", where);
      }
      #endregion
}
public class Train : IVehicle {

      #region IVehicle 成員
      public void TravelTo(string where)
      {
         System.Console.WriteLine("坐火車去{0}", where);
      }
      #endregion
}

public class Coach : IVehicle {

      #region IVehicle 成員
      public void TravelTo(string where)
      {
         System.Console.WriteLine("坐高客去{0} ", where);
      }
      #endregion
}
#endregion
//******************重構后*******************************************************************
}
上面策略模式的應用為我們帶來的好處：Person類不再親自決定到底使用那種交通工具了，策略選擇邏輯已被分離出去了，任何實現策略接口的具體類現在都可被傳入到Person類中。這樣體現了可擴展性。Person類只執行策略就可以了。
就向這樣的情形。一個企業中，高層指定戰略計劃，中層負責執行戰略，中層不需要選擇戰略計劃塔們只知道執行計劃，決策邏輯交給高層去吧！
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策略設計模式的UML圖示很簡單，它們只是角色示意而已，到底誰來實現這個角色，模式并沒有明說，我們其實也可以將決策邏輯仍放在策略執行者之內（這里就是指Person類，），它甚至可有一個策略列表，用來存放可用的策略，如果你在提供增加，刪除，或替換策略的公共接口方法，那就更帥了！
策略模式的圖示，與狀態模式的結構是一樣的，它們都符合類原理：依賴抽象。
但與策略模式不同的是。狀態模式中存在對象的狀態轉移，它是對狀態機的建模。
在本例中，Person有一個屬性Money，它也可以表示Person當下的狀態，但是執行某個操作后我們后續并沒有改變它的狀態（比如說，讓他的錢財減少）。因為策略的選擇總是有些依據的，這里就依賴了Person內部的狀態，但是我們還可以依賴外部的狀態或環境（就是角色中的那個Context上下文）。狀態模式中，操作的具體行為總是依賴系統內部的具體狀態對象，操作完備后必要時還需要置換當前的狀態對象。但無論如何它們都能改善我們的設計，我們需認真選擇什么環境下使用那個模式。
另外提一點，《重構》一書提到，如果代碼中出現了過多的選擇語句，IF..if else..if...else。Switch(){case:case:case:....}。在面向對象語境下都是代碼壞味道的體現，這些結構典型的屬于面向過程的編程方式，在面向對象中都能用多態去除。我們上面的示例中仍然有這樣的結構，有興趣的朋友可以試試想法去掉它們。

歡迎光臨 (http://www.raoushi.com/bbs/)