程序設(shè)計模式之策略模式課程設(shè)計

1、河南理工大學(xué)程序設(shè)計模式結(jié)課論文2012 20013學(xué)年 第 2 學(xué)期論文題目 策略模式 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 年 月 日題目1. Strategy模式概述 摘要：設(shè)計模式是一種高級軟件重用技術(shù)，即在軟件開發(fā)過程中，在特定環(huán)境下解決問題的方法。使用設(shè)計模式可以更加簡便的重用成功的設(shè)計和已有的體系結(jié)構(gòu)。本文以一個簡單的例子介紹了策略模式，并給出了策略模式的java實現(xiàn)。 在生活中，我們經(jīng)常需要就執(zhí)行某項任務(wù)或解決某個問題的一般方法做出抉擇，這種情況在軟件開發(fā)中也屢見不鮮，我們大多數(shù)人都已經(jīng)了解到，短期的抄近路，可能會在長期導(dǎo)致問題嚴(yán)重復(fù)雜化， 在軟件開發(fā)中也常常遇到類似的情況，實

2、現(xiàn)某一個功能有多種算法或者策略，我們可以根據(jù)環(huán)境或者條件的不同選擇不同的算法或者策略來完成該功能。如查找、排序等，一種常用的方法是硬編碼(Hard Coding)在一個類中，如需要提供多種查找算法，可以將這些算法寫到一個類中，在該類中提供多個方法，每一個方法對應(yīng)一個具體的查找算法；當(dāng)然也可以將這些查找算法封裝在一個統(tǒng)一的方法中，通過ifelse或者case等條件判斷語句來進行選擇。這兩種實現(xiàn)方法我們都可以稱之為硬編碼，如果需要增加一種新的查找算法，需要修改封裝算法類的源代碼；更換查找算法，也需要修改客戶端調(diào)用代碼。在這個算法類中封裝了大量查找算法，該類代碼將較復(fù)雜，維護較為困難。如果我們將這些

3、策略包含在客戶端，這種做法更不可取，將導(dǎo)致客戶端程序龐大而且難以維護，如果存在大量可供選擇的算法時問題將變得更加嚴(yán)重。2. Strategy模式的定義 策略模式是一種行為模式。定義一系列的算法，把他們一個個封裝起來，并且使他們可以相互替換，并對用戶提供統(tǒng)一的接口，策略模式使算法可獨立于使用它的客戶而變化。（Define a family of algorithms,encapsulate each one, and make them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients tha

4、t use it. ） 策略模式把對象本身和運算規(guī)則區(qū)分開來，其功能非常強大，因為這個設(shè)計模式本身的核心思想就是面向?qū)ο缶幊痰亩嘈涡缘乃枷搿?策略模式的功能：把具體的算法實現(xiàn)從具體的業(yè)務(wù)處理中獨立出來來，把它們實現(xiàn)成單獨的算法類，從而形成一系列的算法，并讓這些算法可以相互替換。 策略模式的重心不是如何實現(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，具有更好的可維護性和可擴展性策略算法在實現(xiàn)上也是相互獨立的，相互之間相互沒有依賴的。3. Strategy模式的結(jié)構(gòu)和使用 3.1 策略模式的結(jié)構(gòu)ClientStrategyAlgorthminterface()ContextContex

5、tinterfaceStrategyConcreteStrategy CAlgorthminterface()ConcreteStrategy BAlgorthminterface()ConcreteStrategy AAlgorthminterface() 圖：模式的通用結(jié)構(gòu)圖 策略模式的結(jié)構(gòu)圖如上所示：Context定義了一個面向應(yīng)用的接口。它維護對一個Strategy對象的引用，并使用一個ConcreteStrategy 對象來配置本身。Strategy定義所有的的算法的公共接口，Context使用此接口來調(diào)用具體的算法（策略）。具體算法在ConcreteStrategy中實現(xiàn)。這里每一

6、種算法即為一個策略。 當(dāng)客戶調(diào)用Context 時，它將客戶的請求轉(zhuǎn)發(fā)給它的Strategy 。Context將該算法所需的所有數(shù)據(jù)傳遞給Strategy，或者將自身作為參數(shù)傳遞給Strategy ，使 Strategy可以回調(diào)Context 。 ConcreteStrategy實現(xiàn)具體算法。 3.2 Strategy模式以以下幾條原則為基礎(chǔ)：（1）對象都具有職責(zé)，這些職責(zé)不同的具體實現(xiàn)是通過多態(tài)的使用完成的。（2）概念上相同的算法具有多個不同的實現(xiàn)，需要進行管理。 將問題域中的各個行為互相分離開來-也就是說將他們解耦，是一個好的設(shè)計實踐，這使得我們可以修改負(fù)責(zé)某一行為的類，不會對其它的類產(chǎn)生

7、不良影響 3.3 Strategy模式關(guān)鍵特征 A.意圖：可以根據(jù)所處的上下文，使用不同的的業(yè)務(wù)規(guī)則或算法；問題：對所需算法的選擇取決于發(fā)出請求的客戶或者要處理的數(shù)據(jù)，如果只有一些不會變化的算法，就不需要 Strategy 模式；B.解決方案：將對算法的選擇和算法的實現(xiàn)相分離。允許根據(jù)上下文進行選擇；C.參與者與寫作者：Strategy 模式制定了如何使用不同的算法，各ConcreteStrategy實現(xiàn)了這些不同個算法，Context 通過類型Strategy的引用時用具體的ConcreteStrategy，Strategy與Contextx相互作用以實現(xiàn)所選的算法，Context將均來自C

8、ontext的請求轉(zhuǎn)發(fā)給Strategy。D.效果：Strategy 模式定義了一些列的算法；可以不使用Switch語句或條件語句;必須以相同的方法調(diào)用所有的算法，（他們之間必須擁有相同的接口），各ConcreteStrategy與Context中加入獲取狀態(tài)的方法.E.實現(xiàn)：讓使用算法的類（Context）包含一個抽象類（Strategy），該抽象類由一個抽象方法制定如何讓調(diào)用算法，每個派生類按需要實現(xiàn)算法。 注意：在原型Strategy模式中，選擇所有具體實現(xiàn)的職責(zé)由Context對象承擔(dān)，并轉(zhuǎn)給Strategy模式的Context對象 3.4 Strategy模式的組成 環(huán)境類（Cont

9、ext）:用一個ConcreteStrategy對象來配置。維護一個對Strategy對象的引用?？啥x一個接口來讓Strategy訪問它的數(shù)據(jù)。 抽象策略類（Strategy）：定義所有支持的算法的公共接口。 Context使用這個接口來調(diào)用某ConcreteStrategy定義的算法。 具體策略類 （ConcreteStrategy ）：Strategy接口實現(xiàn)某具體算法。4. Strategy模式的優(yōu)點1) 相關(guān)算法系列 Strategy類層次為Context定義了一系列的可供重用的算法或行為。 繼承有助于析取出這些算法中的公共功能。2) 提供了可以替換繼承關(guān)系的辦法： 繼承提供了另一種

10、支持多種算法或行為的方法。你可以直接生成一個Context類的子類，從而給它以不同的行為。但這會將行為硬行編制到 Context中，而將算法的實現(xiàn)與Context的實現(xiàn)混合起來,從而使Context難以理解、難以維護和難以擴展，而且還不能動態(tài)地改變算法。最后你得到一堆相關(guān)的類 , 它們之間的唯一差別是它們所使用的算法或行為。 將算法封裝在獨立的Strategy類中使得你可以獨立于其Context改變它，使它易于切換、易于理解、易于擴展。3) 消除了一些if else條件語句 ：Strategy模式提供了用條件語句選擇所需的行為以外的另一種選擇。當(dāng)不同的行為堆砌在一個類中時 ,很難避免使用條件語

11、句來選擇合適的行為。將行為封裝在一個個獨立的Strategy類中消除了這些條件語句。含有許多條件語句的代碼通常意味著需要使用Strategy模式。4) 實現(xiàn)的選擇 Strategy模式可以提供相同行為的不同實現(xiàn)。客戶可以根據(jù)不同時間 /空間權(quán)衡取舍要求從不同策略中進行選擇。5. 適合使用策略模式的情景 在下述情況下可以使用策略模式。（1） 許多相關(guān)的類僅僅是行為有異?！安呗浴碧峁┝艘环N用多個行為中的一個行為來配置一個類的方法。（2） 需要使用一個算法的不同變體。當(dāng)這些變體實現(xiàn)為一個算法的類層次時，可以使用策略模式。（3） 算法使用客戶不應(yīng)該知道的數(shù)據(jù)?？墒褂貌呗阅Ｊ揭员苊獗┞稄?fù)雜的，與算法相關(guān)

12、的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。（4） 一個類定義了多種行為，并且這些行為在這個類的操作中以多個條件語句的形式出現(xiàn)。將相關(guān)的條件分支一如它們各自的Strategy類中以代替這些條件語句。6. Strategy模式在Java中的應(yīng)用 在我們的日常生活中，經(jīng)常遇到這樣的事情：同一件事情在不同的情況下或針對不同的對象會有不同的做法。用程序設(shè)計術(shù)語來說就是：同樣的接口，在不同的情況下需要使用不同的算法。而我們現(xiàn)在所要說的策略模式就是能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能的一種設(shè)計模式，它可以在不影響客戶端的情況下進行多個算法的替換。 例如，我們在一家餐廳吃飯，針對套餐，不同年齡的人可能收費不一樣，大人如父母40元每份，老人20元每份，小孩子1

13、0元每份。如果要設(shè)計個軟件來做這件事，那么通常首先考慮的是使用ifelse或switch之類的結(jié)構(gòu)來解決這個問題，例如如下代碼：（代碼不能運行，僅僅說明問題）javaview plaincopyprint?1. publicclassClient2. 3. publicstaticvoidmain(Stringarg)4. showPrice(persontypeType);5. 6. 7. 8. publicstaticvoidshowPrice(persontypepersontypeType)9. if(persontypeType.equals(daren)/大人10. System.

14、out.println(每份40);11. else12. if(persontypeType.equals(laoren)/老人13. System.out.println(每份20);14. else15. if(persontypeType.equals(xiaihai)/小孩子System.out.println(每份10);16. 17. 18. 19. 仔細(xì)分析一下就會知道，這個程序的可變性代碼就是3個算法，因此可以先把這3個算法分別用3個類封裝起來。由于算法就放在客戶端，所以一旦某個計算方法發(fā)生變化，顯然它違背了開-閉原則，沒有把可變性代碼進行封裝，所以這不是個好程序。Charg

15、eType是抽象類，客戶面對的是抽象角色，而真正算法的實現(xiàn)是抽象角色的子類。也就是說，可變的算法已經(jīng)與客戶實現(xiàn)了隔離，從而提高了程序的可維護性。程序源代碼：（異常簡單，僅僅說明問題）javaview plaincopyprint?1. publicabstractclassChargeType2. publicabstractvoidchargeInfo();3. 4. 5. 6. 7. publicclassdarenChargeextendsChargeType8. 9. Override10. publicvoidchargeInfo()11. System.out.println(每份

16、40元);/算法代碼12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. publicclasslaorenChargeextendsChargeType20. 21. Override22. publicvoidchargeInfo()23. System.out.println(每份20元);24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. publicclassxiaohaiChargeextendsChargeType32. 33. Override34. publicvoidchargeInfo()35. System.out.println(每份10元);3

17、6. 37. 38. 39. 40. 7.綜合應(yīng)用舉例 在新的案例研究中，我們來考慮一個美國某國際電子商務(wù)公司的訂單處理系統(tǒng)，這個系統(tǒng)必須能夠處理許多不同個國家的訂單，這個系統(tǒng)構(gòu)架中有一個控制器對象，用于處理銷售請求，它能夠確認(rèn)何時有人請求銷售訂單，并將該請求轉(zhuǎn)發(fā)給Salesorder對象進行訂單處理，訂單體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)大致如圖：TaskController-SalesOrder其中：SalesOrder對象的功能包括：允許客戶通過GUI填寫訂單：處理稅額的計算；處理訂單，打印銷售收據(jù)； 有些功能可能需要借助其他對象實現(xiàn)，比如，SalesOrder對象沒有必要自己打印，它的作用是充當(dāng)一個存放銷售

18、訂單信息的容器，具體的SalesOrder對象可以調(diào)用SalesTicket對象來打印。 根據(jù)這種方法，應(yīng)該這樣做：尋找變化，并將它封裝在一個單獨的類中；將這個類包含在另一個類中； 在本例中，已經(jīng)確定繳稅規(guī)則是變化的，“將它封裝”就意味著創(chuàng)建一個抽象類定義如何在概念上完成稅額計算，然后每種變化派生具體的類，也就是說可以創(chuàng)建一個CalcTax對象，為完成稅額計算這一任務(wù)定義接口，然后由他派生所需的特定版本。CalcTax+taxAmount(in itemSold:Salable,in qty:double, in price :double):doubleCanTaxUSTax 接下來，應(yīng)該使

19、用組合取代繼承，這意味著用不著在創(chuàng)建不同版本的銷售訂單，（使用繼承），可以用組合來包含變化，也就是說，只有一個SalasOrder類，讓它包含處理變化的CalcTax類，如圖TskControllerSalesOrdeer+calcTax()CalcTax+taxAmount(in itemSold:Salable,in qty:double, in price :double):doubleCanTaxUSTax Java代碼片段：實現(xiàn)Strategy模式 模式Public class TaskController Public void process() /這里的代碼模擬了處理任務(wù)控制器

20、/、/取得所在國的信息CalcTax myTax;myTax = getTaxRulesForCountry();SalasOrder mySO = new SalesOrder();mySO.process (myTax);Private CalcTax getTaxRulesForCountry()/在實際開發(fā)中，要去的所在國的計稅規(guī)則/相應(yīng)邏輯可以寫在這里，也可以放到配置文件中/這里返回USTax就可以編譯了Return new USTax();Public calss SalesOrder Public void process (CalcTax taxToUse)Long itemNumber = 0;Double price = 0;/創(chuàng)建計稅對象/、/計算稅額Double tax = taxToUse.taxAmount( itemNumber,price);Public abstract calss CalcTaxAbstract public double taxAmount(Long itemSold,double price);P