策略模式

模式动机

当系统需要动态切换算法或行为时，避免使用大量条件分支（如 if-else 或 switch）。策略模式将每个算法封装成独立类，使得算法可互换、扩展性更强。例如：电商促销（满减、折扣、赠品）、排序算法（快排、归并排序）的灵活切换。

模式定义

策略模式(Strategy Pattern)：定义一系列算法，将每个算法封装成独立类，并使它们可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户端而变化，属于行为型设计模式。

Strategy Pattern: Define a family of algorithms, encapsulate each one, and make them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently of clients that use it.

模式结构

classDiagram
  direction LR

  class Context {
    -strategy: Strategy
    +setStrategy(Strategy): void
    +executeStrategy(): void
  }

  class Strategy {
    <<interface>>
    +execute(): void
  }

  class ConcreteStrategyA {
    +execute(): void
  }

  class ConcreteStrategyB {
    +execute(): void
  }

  Context --> Strategy: 持有策略引用
  Strategy <|.. ConcreteStrategyA: 实现
  Strategy <|.. ConcreteStrategyB: 实现

---

模式结构说明

1. Context（上下文）
   • 维护对策略对象的引用
   • 提供 setStrategy() 方法动态切换策略
   • 通过 executeStrategy() 委托调用具体策略

2. Strategy（策略接口）
   • 定义算法族的统一接口（如 execute()）
   • 抽象策略行为，与具体实现解耦

3. ConcreteStrategy（具体策略）
   • 实现策略接口的具体算法（如 ConcreteStrategyA 和 ConcreteStrategyB）
   • 每个策略类封装独立算法逻辑

模式分析

• 关键特性：
• 消除条件分支：通过对象组合替代硬编码的条件逻辑。
• 开闭原则：新增策略无需修改已有代码。
• 算法复用：不同上下文可共享同一策略对象。

---

模式优缺点

优点：

1. 避免多重条件判断，代码更简洁
2. 算法可自由扩展，符合开闭原则
3. 算法复用性强（如多个系统共用支付策略）

缺点：

1. 策略类数量可能爆炸式增长（需权衡设计粒度）
2. 客户端必须理解不同策略的差异（需增加文档或交互设计）

---

模式使用环境

• 系统需要在多种算法中动态选择
• 需要屏蔽算法细节（如加密算法、压缩算法）
• 存在大量条件分支判断同一类问题（如根据用户等级计算折扣）

---

模式应用

场景案例

1. 支付系统：支付宝、微信支付、银行卡支付的灵活切换
2. 导航系统：根据实时路况选择最优路径策略（最短距离/最少时间）
3. 游戏AI：敌人根据玩家行为切换攻击策略

Java实现方案

方案1：标准接口模式

// 策略接口
interface DiscountStrategy {
    double applyDiscount(double price);
}

// 具体策略：满减
class FullReductionStrategy implements DiscountStrategy {
    public double applyDiscount(double price) {
        return price >= 200 ? price - 50 : price;
    }
}

// 上下文类
class ShoppingCart {
    private DiscountStrategy strategy;
    
    public void setStrategy(DiscountStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
    
    public void checkout(double price) {
        double finalPrice = strategy.applyDiscount(price);
        System.out.println("实付金额：" + finalPrice);
    }
}

// 使用
ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
cart.setStrategy(new FullReductionStrategy());
cart.checkout(250); // 输出：实付金额：200.0

方案2：函数式接口（Java8+）

// 直接使用Lambda表达式
DiscountStrategy strategy = price -> price * 0.8; // 打8折
cart.setStrategy(strategy);
cart.checkout(100); // 输出：实付金额：80.0

实现方式	适用场景	优势
标准接口	复杂策略逻辑	面向对象，扩展性强
函数式接口	简单策略（如Lambda）	代码简洁，无需定义类

---

策略选择与创建

• 策略工厂模式：通过工厂类封装策略创建逻辑

class StrategyFactory {
    public static DiscountStrategy getStrategy(String type) {
        switch(type) {
            case "FULL_REDUCTION": return new FullReductionStrategy();
            case "PERCENT_DISCOUNT": return price -> price * 0.9;
            default: throw new IllegalArgumentException();
        }
    }
}

• 策略缓存：对无状态的策略对象使用享元模式复用

---

模式扩展

• 与桥接模式对比：
• 策略模式侧重行为替换，桥接模式侧重抽象与实现的解耦
• 策略模式的Context主动选择策略，桥接模式的抽象层与实现层独立变化

• 组合其他模式：
• 工厂模式：管理策略对象的创建
• 装饰器模式：动态叠加策略功能
• 模板方法模式：定义算法框架，具体步骤由策略实现