实现动态替换-策略模式

模式介绍

通常,我们实现一个功能,可以有多种策略。
我们可以根据实际需求来选择最合适的策略。
针对这种情况,一种常规的方法就是将多种策略封装在一个类中,每个策略对应一个方法,在使用时通过if-else进行情况判断,不同情况调用不同方法来实现不同的策略。
这种实现方法我们可以称之为硬编码。

然而,当策略越来越多的时候,这个类就会变得臃肿,并且由于if-else等复杂逻辑的存在,在维护时会更容易产生错误,维护成本就会变高。
并且这种写法明显违反了面向对象中的开闭原则。
如果我们将这些策略的共同点抽象出来,提供一个统一的接口,不同的策略有着不同的实现,这样在客户端就可以通过注入不同的实现对象来实现动态替换。
这种模式的可扩展性、可维护性都是极高的。这,就是我们要说的策略模式
总感觉,这模式,不就是多态嘛。。

模式定义

针对一个功能,将每一种解决方案封装起来,而且使它们可以相互替换,这就是策略模式

使用场景

  • 针对同一类型问题的多种处理方式,仅仅是具体行为存在差异;
  • 需要安全地封装多种同一类型的操作时;
  • 同一抽象类有多个子类,同时又需要使用if-else或swithc-case来选择具体子类时。

模式角色

  • Strategy:策略抽象。
  • ConcreteStrategy:具体策略,针对一个问题,有多少种策略,就应有多少个具体策略。

模式示例

2014年12月28日北京提高了公交、地铁的价格,不再是单一票价,而是分距离计价。
我们就根据上述需求,来做一个出行价格计算器。
话不多说,我们来实现这个功能:


测试UI

简单做了计算器的UI,它应该提供具体出行方式的选择,很明显,我们提供了三种。
并且有一个出行距离的输入框。
在获取到出行方式和出行距离后,我们就可以来计算具体价格。
需求很明确,接下来我们要做的就是先实现各种出行方式下的价格计算:

public class PriceCaculateController {

    /**
     * 根据出行方式,选择距离的计算方法
     */
    public static float cacluatePrice(int km, int typeMode) {
        switch (typeMode) {
            case Constant.TYPE_BUS:
                return caculateBusPrice(km);
            case Constant.TYPE_SUBWAY:
                return caculateSubwayPrice(km);
            case Constant.TYPE_TAX:
                return caculateTaxPrice(km);
        }
        return 0;
    }

    /**
     * 计算出租车价格
     * 小于3Km,定价9元,大于3km,每1km + 1元
     *
     */
    private static float caculateTaxPrice(int km) {
        if (km <= 0) {
            return 0;
        }
        if (km <= 3) {
            return 9;
        }
        return 9 + (km - 3);
    }

    /**
     * 计算公交车价格
     * 小于5Km,定价2元,小于10km,定价3元,其余4元
     */
    private static float caculateBusPrice(int km) {
        if (km <= 0) {
            return 0;
        }
        if (km <= 5) {
            return 2;
        }
        if (km <= 10) {
            return 3;
        }
        return 4;
    }
    /**
     * 计算地铁价格
     * 小于5Km,定价3元,小于10km,定价4元,小于15Km,定价5元,其余6元
     */
    private static float caculateSubwayPrice(int km) {
        if (km <= 0) {
            return 0;
        }
        if (km <= 5) {
            return 3;
        }
        if (km <= 10) {
            return 4;
        }
        if (km <= 15) {
            return 5;
        }
        return 6;
    }
}

PriceCaculateController中包含了所有出行方式的计算细节。
细心的同学可以发现,我将PriceCaculateController中的所有计算方法私有化,向外暴露了一个cacluatePrice(int km, int typeMode)方法。
用户在使用时,仅需告诉我们出行距离与出行方式,我们就可以完全自动计算出价格,下面是使用的代码:

float price = PriceCaculateController.cacluatePrice(20,1);

这样我们就实现了页面与计算功能的完美解耦,页面完全不关心计算的细节。
接下来我们在页面上添加基础判断之后,调用PriceCaculateController.cacluatePrice即可。
我们可以来看看具体效果:

具体效果

至此,我们的价格计算器已经开发完成了。
很明显,我们的核心代码全在PriceCaculateController中。
随着出行方式的增加、价格计算的优化,PriceCaculateController必定会变得臃肿不堪。
为了将PriceCaculateController功能进行拆分,我们就要使用今天讲到的策略模式
让我们来回顾策略模式中的角色:
一个策略抽象以及多个具体策略

接下来我们就将价格计算功能进行抽象:

public interface StrategyCaculate {

    /**
     * 根据距离计算价格
     */
    float caculatePrice(int km);
}

策略抽象非常简单。
接下里我们来实现具体策略,有多少种出行方式,就应该有多少种具体策略:
公共汽车(Bus):

public class BusStrategyCaculate implements StrategyCaculate {
    @Override
    public float caculatePrice(int km) {
        if (km <= 0) {
            return 0;
        }
        if (km <= 5) {
            return 2;
        }
        if (km <= 10) {
            return 3;
        }
        return 4;
    }
}

出租车(Tax):

public class TaxStrategyCaculate implements StrategyCaculate {
    @Override
    public float caculatePrice(int km) {
        if (km <= 0) {
            return 0;
        }
        if (km <= 3) {
            return 9;
        }
        return 9 + (km - 3);
    }
}

地铁(Subway):

public class SubwayStrategyCaculate implements StrategyCaculate {
    @Override
    public float caculatePrice(int km) {
        if (km <= 0) {
            return 0;
        }
        if (km <= 5) {
            return 3;
        }
        if (km <= 10) {
            return 4;
        }
        if (km <= 15) {
            return 5;
        }
        return 6;
    }
}

三种出行方式对应三个具体策略。
当有新的出行方式时,我们只需创建新的类去实现策略抽象即可。
简单写一些测试代码:

StrategyCaculate caculate = null;
switch (typeMode) {
    case Constant.TYPE_BUS:
        caculate = new BusStrategyCaculate();
        break;
    case Constant.TYPE_SUBWAY:
        caculate = new SubwayStrategyCaculate();
        break;
    case Constant.TYPE_TAX:
        caculate = new TaxStrategyCaculate();
        break;
}
assert caculate != null;
return caculate.caculatePrice(km);

可以发现,这里我们又运用多态的特性,根据不同的出行方式,创建不同的子类,接着调用子类中的价格计算。
最后的效果和之前的效果是一致的。
相关代码已经提交至GitHub

总结

有些人会有疑惑了,我们最开始的PriceCaculateController并不复杂,并且一个方法对应一种出行方式,清晰明了,为什么非要改成这个样子?
对于这个问题,我们现在的出行方式仅仅有三种、并且价格计算的逻辑非常简单。
如果现在继续添加出行方式:飞机、自驾、高铁、大巴等。
如果优化出租车的价格计算逻辑:出租车3Km以内9元,之后每1Km加1元,燃气费2元,堵车服务费每分钟0.1元,夜晚11点之后价格提升,每个城市的价格不同等等。
如果将上述逻辑全部写出,那么就出租车价格计算的逻辑,就要有上百行的代码。
如果你们公司是一家专业的出行价格计算公司,这些计算细节、出行方式都必定要涵盖到。
那么将来,PriceCaculateController的代码量,会有多大?
如果我们运用了策略模式,项目的目录结构就变成了:

策略模式目录结构

当某种交通工具的价格计算发生问题,我们仅仅去找对应的具体策略即可。并且避免产生了PriceCaculateController这种代码量庞大的类。
策略模式很好地遵循了开闭原则,注入不同的具体策略,会有不同的效果,从而达到很好的扩展性。
使用策略模式的优点有很多:

  • 结构清晰明了,使用简单;
  • 降低耦合度,扩展方便;
  • 封装彻底,数据更为安全。

所以,在你能预见到某个功能会有扩展的需求时,并且使用场景符合策略模式的使用场景,还是强烈建议你使用策略模式的。

感谢

《Android源码设计模式解析与实战》 何红辉、关爱民 著

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