設計模式的征途—18.策略（Strategy）模式

俗話說條條大路通羅馬，不少狀況下實現某個目標地途徑都不僅一條。在軟件開發中，也會時常遇到這樣的狀況，實現某一個功能有多條途徑，每一條途徑都對應一種算法。此時，可使用一種設計模式來實現靈活地選擇解決途徑，也可以方便地增長新的解決途徑。

策略模式（Strategy）

學習難度：★☆☆☆☆

使用頻率：★★★★☆

1、電影票打折方案的設計

1.1 需求背景

Background：M公司爲某電影院開發了一套影院售票系統，在該系統中須要爲不一樣類型的用戶提供不一樣的電影票打折方式，具體打折方案以下：

（1）學生憑學生證可享受票價8折優惠；

（2）年齡在10週歲以及如下的兒童能夠享受每張票減免10元的優惠（原始票價須要大於20元）；

（3）影院VIP用戶除享受票價八折優惠外還能夠進行積分，積分累計到必定額度能夠換取電影院贈送的獎品；

該系統在未來還可能會根據需求引入更多的打折方案。　　

1.2 初始設計

　　M公司的開發人員爲了實現上述需求，設計了一個電影票類MovieTicket，其核心代碼片斷以下：

    public class MovieTicket
    {
        public double Price
        {
            get;
            set;
        }
        public string Type { private get; set; }

        // 計算打折以後的票價
        public double Calculate()
        {
            // 學生票折後票價計算
            if (this.Type.Equals("student", StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
            {
                Console.WriteLine("學生票：");
                return this.Price * 0.8;
            }
            // 兒童票折後票價計算
            else if (this.Type.Equals("children", StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
            {
                Console.WriteLine("兒童票：");
                return this.Price - 10;
            }
            // VIP票折後票價計算
            else if (this.Type.Equals("vip", StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
            {
                Console.WriteLine("VIP票：");
                Console.WriteLine("增長積分！");
                return this.Price * 0.5;
            }
            else
            {
                return this.Price; // 不知足任何條件則原價出售
            }
        }
    }

　　客戶端調用代碼以下：

    public static void Main()
    {
        MovieTicket mt = new MovieTicket();
        double originalPrice = 60.0;    // 原始票價
        double currentPrice;            // 折後票價
        mt.Price = originalPrice;

        Console.WriteLine("原始票價：{0}", originalPrice);
        Console.WriteLine("----------------------------------------");

        mt.Type = "student";
        currentPrice = mt.Calculate();
        Console.WriteLine("折後票價：{0}", currentPrice);
        Console.WriteLine("----------------------------------------");

        mt.Type = "children";
        currentPrice = mt.Calculate();
        Console.WriteLine("折後票價：{0}", currentPrice);
        Console.WriteLine("----------------------------------------");
    }

　　雖然經過MovieTicket類實現了電影票的折後計算，該方案解決了電影票打折問題，每一種打折方式均可以稱爲一種打折算法，更換打折方式只須要修改客戶端代碼中的參數，無須修改源代碼。可是，該方案並不完美，還存在如下問題：

　　（1）MovieTicket類的Calculate()方法很是龐大，太長的if-else語句，不利於測試與維護。

　　（2）增長新的打折算法或修改原有打折算法都必須修改MovieTicket類源代碼，違反了開閉原則。

　　（3）打折算法的複用性比較差，沒法在其餘系統（例如商場銷售管理系統）中進行重用。

　　如何解決這3個問題，M公司開發人員決定對MovieTicket類進行重構，將其職責分離，並將打折算法的定義和使用相分離，這也是策略模式所須要解決的問題。

2、策略模式概述

2.1 策略模式簡介

　　策略模式的主要目的主要是將算法的定義和使用分開，也就是將算法的行爲和環境分開，將算法的定義放在專門的策略類中，每個策略類封裝一個實現算法。而使用算法的環境中針對抽象策略編程，而不是針對實現編程，符合依賴倒置原則。

策略（Strategy）模式：定義一系列算法類，將每個算法封裝起來，並讓它們能夠相互替換。策略模式讓算法獨立於使用它的客戶而變化。它也被成爲政策模式，是一種行爲型模式。　　

2.2 策略模式結構

　　策略模式結構並不複雜，以下圖所示：

　　策略模式包含如下3個角色：

　　（1）Context（環境類）：負責使用算法策略，其中維持了一個抽象策略類的引用實例。

　　（2）Strategy（抽象策略類）：全部策略類的父類，爲所支持的策略算法聲明瞭抽象方法。=> 既能夠是抽象類也能夠是接口

　　（3）ConcreteStrategy（具體策略類）：實現了在抽象策略類中聲明的方法。

3、重構電影票打折方案的設計

3.1 重構後的設計

　　爲了實現打折算法的複用以及將來的可擴展性，M公司開發人員使用策略模式來重構，其結構以下圖所示：

　　其中，MovieTicket充當Context環境類，Discount充當抽象策略角色，而StudentDiscount、VIPDiscount和ChildrenDiscount則充當ConcreteStrategy具體策略角色。

3.2 具體代碼實現

　　（1）Context 環境類：MovieTicket

    /// <summary>
    /// 環境類：電影票MovieTicket
    /// </summary>
    public class MovieTicket
    {
        private double _price;
        private IDiscount _discount;

        public double Price
        {
            get
            {
                return _discount.Calculate(_price);
            }
            set
            {
                _price = value;
            }
        }

        public IDiscount Discount
        {
            set
            {
                _discount = value;
            }
        }
    }

　　（2）Strategy 抽象策略類：IDiscount

     /// <summary>
    /// 抽象策略類：折扣Discount
    /// </summary>
    public interface IDiscount
    {
        double Calculate(double price);
    }

　　（3）ConcreteStrategy 具體策略類：StudentStrategy, VIPStrategy 和 ChildrenStrategy

    /// <summary>
    /// 具體策略類：學生票折扣StudentDiscount
    /// </summary>
    public class StudentDiscount : IDiscount
    {
        public double Calculate(double price)
        {
            Console.WriteLine("學生票：");
            return price * 0.8;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具體策略類：VIP會員票VIPDiscount
    /// </summary>
    public class VIPDiscount : IDiscount
    {
        public double Calculate(double price)
        {
            Console.WriteLine("VIP票：");
            Console.WriteLine("增長積分！");
            return price * 0.5;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具體策略類：兒童票折扣ChildrenDiscount
    /// </summary>
    public class ChildrenDiscount : IDiscount
    {
        public double Calculate(double price)
        {
            Console.WriteLine("兒童票：");
            return price - 10;
        }
    }

　　（4）客戶端調用：

    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            MovieTicket mt = new MovieTicket();
            double originalPrice = 60.0;
            double currentPrice = originalPrice;

            mt.Price = originalPrice;
            Console.WriteLine("原始票價：{0}", originalPrice);
            Console.WriteLine("----------------------------------------");

            IDiscount discount = AppConfigHelper.GetStrategyInstance() as IDiscount;
            if (discount != null)
            {
                mt.Discount = discount;
                currentPrice = mt.Price;
            }
            Console.WriteLine("折後票價：{0}", currentPrice);

            Console.ReadKey();
        }
    }

　　其中，具體的策略被配置在了配置文件中，以此來提升系統靈活性和可擴展性：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
  <appSettings>
    <add key="DiscountStrategy" value="Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy.VIPDiscount, Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy" />
  </appSettings>
</configuration>

　　AppConfigHelper類主要用於讀取配置文件，並反射生成具體策略實例，其具體代碼以下，這裏再也不贅述：

    public class AppConfigHelper
    {
        public static string GetStrategyName()
        {
            string factoryName = null;
            try
            {
                factoryName = System.Configuration.ConfigurationManager.AppSettings["DiscountStrategy"];
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine(ex.Message);
            }
            return factoryName;
        }

        public static object GetStrategyInstance()
        {
            string assemblyName = AppConfigHelper.GetStrategyName();
            Type type = Type.GetType(assemblyName);

            var instance = Activator.CreateInstance(type);
            return instance;
        }
    }

View Code

　　編譯運行後的結果以下圖所示：

　　

　　若是須要切換策略，例如從VIP改成兒童票，只需修改配置文件：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
  <appSettings>
    <add key="DiscountStrategy" value="Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy.ChildrenDiscount, Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy" />
  </appSettings>
</configuration>

　　從新運行客戶端程序，獲得以下圖所示的結果：

　　

　　若是後期須要增長新的打折方式，原有代碼均無需修改，只須要新增一個折扣策略類便可，而後修改一下配置文件，徹底符合開閉原則。

4、策略模式總結

4.1 主要優勢

　　（1）提供了對開閉原則的完美支持，用戶能夠在不修改原有系統的基礎上選擇具體算法或行爲，也能夠靈活地增長新的算法或行爲。

　　（2）避免了多重的if-else條件選擇語句，利於系統的維護。

　　（3）提供了一種算法的複用機制，不一樣的環境類能夠方便地複用這些策略類。

4.2 主要缺點

　　（1）客戶端須要知道全部的策略類，並自行決定使用哪個策略 => 只適用於客戶端了解全部策略算法的狀況。

　　（2）將形成系統產生不少的具體策略類，任何細小的變化都將致使系統要增長一個具體策略類 => 類的個數也許會超出預期。

　　（3）沒法在客戶端同時使用多個策略類 => 客戶端每次只能使用一個策略類。

4.3 應用場景

　　（1）若是一個系統要動態地在幾種算法之間選擇其中一種 => 那就快用策略模式吧騷年！

　　（2）若是有難以維護的多重if-else條件選擇語句是爲了實現對象的行爲 => 那就快用策略模式吧騷年！

　　（3）不但願客戶知道複雜的與算法有關的數據結構，能夠將其封裝到策略中 => 提升算法的保密性和安全性！

參考資料

　　

　　劉偉，《設計模式的藝術—軟件開發人員內功修煉之道》

 

做者：周旭龍

出處：http://edisonchou.cnblogs.com

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