Java 设计模式——策略模式

news/2024/11/17 22:16:37/

目录

  • 1.概述
  • 2.结构
  • 3.案例实现
  • 4.优缺点
  • 5.使用场景
  • 6.JDK 源码解析——Comparator

1.概述

(1)先看下面的图片,我们去旅游选择出行模式有很多种,可以骑自行车、可以坐汽车、可以坐火车、可以坐飞机。
在这里插入图片描述

(2)策略模式:该模式定义了一系列算法,并将每个算法封装起来,使它们可以相互替换,且算法的变化不会影响使用算法的用户。策略模式属于对象行为模式,它通过对算法进行封装,把使用算法的责任和算法的实现分割开来,并委派给不同的对象对这些算法进行管理

2.结构

策略模式的主要角色如下:

  • 抽象策略 (Strategy):定义了策略类的公共接口或抽象类,用于封装具体的算法。
  • 具体策略 (Concrete Strategy):实现了抽象策略定义的接口或抽象类,定义了具体的算法实现。
  • 环境 (Context) 类:维护一个对策略对象的引用,提供一个方法供客户端调用,该方法根据需要调用相应的策略对象的算法。

3.案例实现

【例】促销活动
一家百货公司在定年度的促销活动。针对不同的节日(春节、中秋节等)推出不同的促销活动,由促销员将促销活动展示给客户。类图如下:

在这里插入图片描述

具体实现代码如下:
Strategy.java(抽象策略),定义百货公司所有促销活动的共同接口

package com.itheima.patterns.behaviorpattern.strategy;public interface Strategy {void show();
}

每个节日具体的促销活动:
StrategyA.java(具体策略)

package com.itheima.patterns.behaviorpattern.strategy;//具体策略类
public class StrategyA implements Strategy{@Overridepublic void show() {System.out.println("买一送一");}
}

StrategyB.java(具体策略)

package com.itheima.patterns.behaviorpattern.strategy;public class StrategyB implements Strategy{@Overridepublic void show() {System.out.println("满200元减50元");}
}

StrategyC.java(具体策略)

package com.itheima.patterns.behaviorpattern.strategy;public class StrategyC implements Strategy{@Overridepublic void show() {System.out.println("满1000元加一元换购任意200元以下商品");}
}

SalesMan.java(环境类),定义环境角色,用于连接上下文,即把促销活动推销给客户,这里可以理解为销售员

package com.itheima.patterns.behaviorpattern.strategy;public class SalesMan {//聚合策略类对象private Strategy strategy;public SalesMan(Strategy strategy){this.strategy = strategy;}//向客户展示促销活动public void salesManShow(){strategy.show();}public void setStrategy(Strategy strategy) {this.strategy = strategy;}
}

Client.java

package com.itheima.patterns.behaviorpattern.strategy;public class Client {public static void main(String[] args) {//春节来了,使用春节促销活动SalesMan salesMan = new SalesMan(new StrategyA());//展示促销活动salesMan.salesManShow();System.out.println("==============");//中秋节到了,使用中秋节的促销活动salesMan.setStrategy(new StrategyB());//展示促销活动salesMan.salesManShow();System.out.println("==============");//圣诞节到了,使用圣诞节的促销活动salesMan.setStrategy(new StrategyC());//展示促销活动salesMan.salesManShow();}
}

4.优缺点

(1)优点

  • 策略类之间可以自由切换,由于策略类都实现同一个接口,所以使它们之间可以自由切换。
  • 易于扩展,增加一个新的策略只需要添加一个具体的策略类即可,基本不需要改变原有的代码,符合“开闭原则“。
  • 避免使用多重条件选择语句,充分体现面向对象设计思想。

(2)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,可能会增加系统的复杂度,可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。

5.使用场景

(1)当一个系统中存在多种算法或策略,并且需要在运行时动态地选择其中一种算法来完成任务时,策略模式可以很好地解决这个问题。例如,一个网站的登录方式有多种(账号密码登录、微信扫码登录等),此时可以根据用户的登录方式来进行认证
(2)一个类定义了多种行为,并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现,可将每个条件分支移入它们各自的策略类中以代替这些条件语句。
(3)系统中各算法彼此完全独立,且要求对客户隐藏具体算法的实现细节时。
(4)系统要求使用算法的客户不应该知道其操作的数据时,可使用策略模式来隐藏与算法相关的数据结构。
(5)多个类只区别在表现行为不同,可以使用策略模式,在运行时动态选择具体要执行的行为。

6.JDK 源码解析——Comparator

(1)Comparator 中就使用到了策略模式。在 Arrays 类中有一个 sort() 方法,其代码如下:

public class Arrays{public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {if (c == null) {sort(a);} else {if (LegacyMergeSort.userRequested)legacyMergeSort(a, c);elseTimSort.sort(a, 0, a.length, c, null, 0, 0);}}//...
}

(2)Arrays 就是一个环境角色类,这个 sort 方法可以传一个新策略让 Arrays 根据这个策略来进行排序。就比如下面的测试类。

public class Demo {public static void main(String[] args) {Integer[] data = {12, 2, 3, 2, 4, 5, 1};//实现降序排序Arrays.sort(data, new Comparator<Integer>() {public int compare(Integer o1, Integer o2) {return o2 - o1;}});System.out.println(Arrays.toString(data)); // [12, 5, 4, 3, 2, 2, 1]}
}

(3)这里我们在调用 Arrays 的 sort 方法时,第二个参数传递的是 Comparator 接口的子实现类对象。所以 Comparator 充当的是抽象策略角色,而具体的子实现类充当的是具体策略角色。环境角色类 (Arrays) 应该持有抽象策略的引用来调用。那么,Arrays 类的 sort 方法到底有没有使用 Comparator 子实现类中的 compare() 方法吗?让我们继续查看 TimSort 类的 sort() 方法,代码如下:

class TimSort<T> {static <T> void sort(T[] a, int lo, int hi, Comparator<? super T> c,T[] work, int workBase, int workLen) {assert c != null && a != null && lo >= 0 && lo <= hi && hi <= a.length;int nRemaining = hi - lo;if (nRemaining < 2)return; // Arrays of size 0 and 1 are always sorted// If array is small, do a "mini-TimSort" with no mergesif (nRemaining < MIN_MERGE) {int initRunLen = countRunAndMakeAscending(a, lo, hi, c);binarySort(a, lo, hi, lo + initRunLen, c);return;}//...}private static <T> int countRunAndMakeAscending(T[] a, int lo, int hi,Comparator<? super T> c) {assert lo < hi;int runHi = lo + 1;if (runHi == hi)return 1;// Find end of run, and reverse range if descendingif (c.compare(a[runHi++], a[lo]) < 0) { // Descendingwhile (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) < 0)runHi++;reverseRange(a, lo, runHi);} else { // Ascendingwhile (runHi < hi && c.compare(a[runHi], a[runHi - 1]) >= 0)runHi++;}return runHi - lo;}
}

上面的代码中最终会进入到 countRunAndMakeAscending() 这个方法中。我们可以看见,只用了 compare 方法,所以在调用 Arrays.sort() 方法只传具体 compare 重写方法的类对象就行,这也是 Comparator 接口中必须要子类实现的一个方法。


http://www.ppmy.cn/news/773233.html

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