封裝變化與面向接口編程

摘要：在使用Java的集合框架中，經(jīng)常需要通過(guò)構(gòu)造方法傳入一個(gè)比較器Comparator或者創(chuàng)建比較器傳入Collections的靜態(tài)方法中作為方法參數(shù)，進(jìn)行比較排序等，這其實(shí)就是策略模式的應(yīng)用。策略模式是封裝變化和面向接口編程兩個(gè)基本的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想具體應(yīng)用，其用意是針對(duì)一組算法，將每個(gè)算法封裝到具有共同接口的獨(dú)立的類中，從而使得它們可以靈活替換，使得程序具有更好的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。策略模式的核心就在于：策略算法是相同行為的不同實(shí)現(xiàn)。

一. 引子

在Java的集合框架中，經(jīng)常需要通過(guò)構(gòu)造方法傳入一個(gè)比較器Comparator，或者創(chuàng)建比較器傳入Collections的靜態(tài)方法中作為方法參數(shù)，進(jìn)行比較排序等，這其實(shí)就是策略模式的應(yīng)用。例如，在數(shù)組工具類 Arrays 存在一個(gè)這樣的方法：

public static void sort(T[] a, Comparator super T> c)

該方法旨在根據(jù)指定比較器對(duì)指定對(duì)象數(shù)組進(jìn)行排序。我們知道，程序設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是：將保持不變的事物與會(huì)發(fā)生改變的事物相分離（封裝變化）。在這里，不變的是通用的排序算法，變化的是各種對(duì)象相互比較的方式。因此，JDK不是將進(jìn)行比較的代碼編寫成不同的子程序，而是借用策略模式進(jìn)行處理。通過(guò)使用策略可以將“會(huì)發(fā)生變化的代碼”封裝在單獨(dú)的類中(策略對(duì)象)，你可以將不同的策略對(duì)象總是傳遞給相同的代碼，這些代碼將使用策略來(lái)完成其算法。

二. 定義與結(jié)構(gòu)

策略模式屬于對(duì)象的行為模式，其用意是針對(duì)一組算法，將每一個(gè)算法封裝到具有共同接口的獨(dú)立的類中，從而使得它們可以相互替換。策略模式使得算法可以在不影響到客戶端的情況下發(fā)生變化。

1、定義

定義 :定義一組算法，將每個(gè)算法都封裝起來(lái)，并且使它們之間可以互換。

策略模式體現(xiàn)的兩個(gè)基本的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想:封裝變化 和 面向接口編程。

2、結(jié)構(gòu)

策略模式主要包含三個(gè)角色，即 抽象策略角色 、具體策略角色 以及 環(huán)境角色，如下圖所示：

抽象策略角色：抽象角色，通常由一個(gè)接口或抽象類實(shí)現(xiàn)，此角色給出所有的具體策略類所需的接口；

具體策略角色：包裝了相關(guān)的算法和行為；

環(huán)境角色：持有一個(gè)Strategy的引用。

三. 策略模式的實(shí)現(xiàn)

環(huán)境角色類

// 客戶端 public class Context { //持有一個(gè)具體策略的對(duì)象 private Strategy strategy; /** * 構(gòu)造函數(shù)，傳入一個(gè)具體策略對(duì)象 * @param strategy 具體策略對(duì)象 */ public Context(Strategy strategy){ this.strategy = strategy; } /** * 策略方法 */ public void contextInterface(){ strategy.strategyInterface(); } }

抽象策略類

// 抽象策略 public interface Strategy { /** * 策略方法 */ public void strategyInterface(); }

具體策略類

// 具體策略 A public class ConcreteStrategyA implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相關(guān)的業(yè)務(wù) } } // 具體策略 B public class ConcreteStrategyB implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相關(guān)的業(yè)務(wù) } } // 具體策略 C public class ConcreteStrategyC implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相關(guān)的業(yè)務(wù) } } 四. 總結(jié)

1、策略模式的特征

策略模式的重心 : 策略模式的重心不是如何實(shí)現(xiàn)算法，而是如何組織、調(diào)用這些算法，從而讓程序結(jié)構(gòu)更靈活，具有更好的維護(hù)性和擴(kuò)展性；

算法的平等性 : 策略模式一個(gè)很大的特點(diǎn)就是各個(gè)策略算法的平等性。對(duì)于一系列具體的策略算法，大家的地位是完全一樣的，正因?yàn)檫@個(gè)平等性，才能實(shí)現(xiàn)算法之間可以相互替換。所有的策略算法在實(shí)現(xiàn)上也是相互獨(dú)立的，相互之間是沒(méi)有依賴的。所以，可以這樣描述這一系列策略算法：策略算法是相同行為的不同實(shí)現(xiàn)；

運(yùn)行時(shí)策略的唯一性 : 運(yùn)行期間，策略模式在每一個(gè)時(shí)刻只能使用一個(gè)具體的策略實(shí)現(xiàn)對(duì)象，雖然可以動(dòng)態(tài)地在不同的策略實(shí)現(xiàn)中切換，但是同時(shí)只能使用一個(gè)；

公有的行為 : 經(jīng)常見(jiàn)到的是，所有的具體策略類都有一些公有的行為。這時(shí)候，就應(yīng)當(dāng)把這些公有的行為放到共同的抽象策略角色 Strategy 類里面。當(dāng)然這時(shí)候抽象策略角色必須要用Java抽象類實(shí)現(xiàn)，而不能使用接口（Java 1.8 以后允許接口中有默認(rèn)方法）。

2、策略模式的優(yōu)點(diǎn)

(1). 策略模式提供了管理相關(guān)的算法族的辦法，策略類的等級(jí)結(jié)構(gòu)定義了一個(gè)算法或行為族。恰當(dāng)使用繼承可以把公共的代碼移到父類里面，從而避免代碼重復(fù)。

(2). 使用策略模式可以避免使用多重條件(if-else)語(yǔ)句。多重條件語(yǔ)句不易維護(hù)，它把采取哪一種算法或采取哪一種行為的邏輯與算法或行為的邏輯混合在一起，統(tǒng)統(tǒng)列在一個(gè)多重條件語(yǔ)句里面，比使用繼承的辦法還要原始和落后。

3、策略模式的缺點(diǎn)

(1). 客戶端必須知道所有的策略類，并自行決定使用哪一個(gè)策略類。這就意味著客戶端必須了解這些算法的區(qū)別，以便適時(shí)選擇恰當(dāng)?shù)乃惴?。換言之，策略模式只適用于客戶端知道算法或行為的情況。

(2). 由于策略模式把每個(gè)具體的策略實(shí)現(xiàn)都單獨(dú)封裝成為類，如果備選的策略很多的話，那么對(duì)象的數(shù)目就會(huì)很可觀。