策略模式 | 小菜鸟

策略模式（Strategy Pattern）：算法的封装与灵活切换

策略模式是行为型设计模式的一种，核心思想是定义一系列算法，将每个算法封装成独立的策略类，使它们可以相互替换，从而让算法的变化独立于使用算法的客户端。这种模式就像 “出行方式的选择”—— 无论是步行、骑车还是开车，目的都是到达目的地，只是方式不同，客户端可根据需求灵活切换。

策略模式的核心结构

策略模式

策略模式通过三个核心角色实现算法的封装与切换，结构清晰且职责分明：

策略接口（Strategy）

定义所有算法的公共接口，声明算法的核心方法（如计算、执行等）。
示例：PaymentStrategy（支付策略接口，定义pay(double amount)方法）。

具体策略（ConcreteStrategy）

实现策略接口，封装具体的算法逻辑，是策略模式的 “可替换单元”。
示例：AlipayStrategy（支付宝支付）、WechatPayStrategy（微信支付）。

上下文（Context）

使用策略的客户端角色，持有策略接口的引用，负责将具体策略传递给客户端，或根据场景选择策略。
上下文不直接实现算法，而是委托给具体策略执行，自身仅关注 “何时使用算法” 而非 “如何实现算法”。
示例：Order（订单上下文，通过支付策略完成支付）。

代码实现示例

以 “订单支付系统” 为例，展示策略模式的应用：订单可通过支付宝、微信等不同方式支付，客户端可动态选择支付方式。

1. 策略接口（Strategy）

// 策略接口：支付策略
public interface PaymentStrategy {
    // 支付方法（核心算法）
    void pay(double amount);
}

2. 具体策略（ConcreteStrategy）

// 具体策略1：支付宝支付
public class AlipayStrategy implements PaymentStrategy {
    private String account; // 支付宝账号

    public AlipayStrategy(String account) {
        this.account = account;
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.printf("使用支付宝账号【%s】支付了%.2f元%n", account, amount);
    }
}

// 具体策略2：微信支付
public class WechatPayStrategy implements PaymentStrategy {
    private String openId; // 微信OpenID

    public WechatPayStrategy(String openId) {
        this.openId = openId;
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.printf("使用微信OpenID【%s】支付了%.2f元%n", openId, amount);
    }
}

3. 上下文（Context）

// 上下文：订单
public class Order {
    private double amount; // 订单金额
    private PaymentStrategy paymentStrategy; // 持有支付策略引用

    public Order(double amount) {
        this.amount = amount;
    }

    // 设置支付策略（动态切换）
    public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy strategy) {
        this.paymentStrategy = strategy;
    }

    // 执行支付（委托给策略）
    public void pay() {
        if (paymentStrategy == null) {
            throw new IllegalStateException("请选择支付方式");
        }
        paymentStrategy.pay(amount); // 调用具体策略的算法
    }
}

4. 客户端使用

public class StrategyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建订单（上下文）
        Order order = new Order(199.99);

        // 选择支付宝支付（策略1）
        order.setPaymentStrategy(new AlipayStrategy("user@alipay.com"));
        order.pay(); // 输出：使用支付宝账号【user@alipay.com】支付了199.99元

        // 切换为微信支付（策略2）
        order.setPaymentStrategy(new WechatPayStrategy("o6_bmjrPTlm6_2sgVt7hMZOPfL2M"));
        order.pay(); // 输出：使用微信OpenID【o6_bmjrPTlm6_2sgVt7hMZOPfL2M】支付了199.99元
    }
}

策略模式的核心优势

算法的灵活切换
客户端可在运行时动态更换策略（如订单支付时从支付宝切换到微信），无需修改上下文或其他策略的代码，符合开闭原则。
算法的封装与隔离
每个算法被封装在独立的策略类中，避免了算法逻辑与客户端代码的混杂（如消除大量if-else判断），提高代码可读性和可维护性。
易于扩展新算法
新增算法时，只需实现策略接口并添加具体策略类，无需修改现有代码（如新增 “银行卡支付” 只需添加BankCardStrategy）。
单一职责原则
每个策略类仅负责实现一种算法，上下文仅负责协调策略的使用，职责清晰，降低耦合度。

适用场景

存在多种可替换的算法
当系统中某个功能有多种实现方式（如排序算法、支付方式、日志记录方式），且需要根据场景动态选择时。
避免冗长的条件判断
若代码中存在大量if-else或switch语句用于选择不同算法（如if (type == "ALIPAY") { ... } else if (type == "WECHAT") { ... }），策略模式可将这些判断逻辑转移为策略的动态切换。
算法需要独立扩展
算法的变化不应影响客户端或其他算法（如新增支付方式不应修改订单类）。
客户端需要知道所有策略
客户端需了解不同策略的差异，以便选择合适的策略（如用户需手动选择支付方式）。

优缺点分析

优点

灵活性高：策略可动态切换，适应不同场景需求。
可维护性强：算法封装在独立类中，便于修改和测试。
可扩展性好：新增策略无需修改现有代码，符合开闭原则。

缺点

客户端需了解策略：客户端必须知道所有策略的存在及差异，才能选择合适的策略（增加了客户端的使用成本）。
策略类数量膨胀：若算法过多，会导致策略类数量激增（可通过结合工厂模式缓解）。

经典应用案例

Java 集合框架的排序
Collections.sort()方法接收Comparator接口（策略接口），客户端可通过实现Comparator定义不同的排序策略（如按名称排序、按年龄排序）。
Spring 的资源访问
Spring 的Resource接口（策略接口）定义了资源访问的方法，具体策略如FileSystemResource（文件系统资源）、ClassPathResource（类路径资源），可根据资源位置动态选择。
日志框架的输出策略
日志框架（如 Logback）中，日志可输出到控制台、文件或数据库，每种输出方式对应一个策略类，可通过配置动态切换。
电商系统的促销策略
订单结算时可应用不同的促销策略（满减、折扣、优惠券），每种策略对应一个具体策略类，上下文根据订单金额或用户等级选择策略。

总结

策略模式通过 “定义策略接口、封装具体算法、上下文协调使用” 的方式，实现了算法的灵活切换与扩展。其核心价值在于分离算法的定义与使用，消除条件判断语句，使系统更易于维护和扩展。在实际开发中，策略模式常与工厂模式结合使用（由工厂负责创建策略），以降低客户端对策略的直接依赖