1. 状态模式(State Pattern)的定义
(1)定义:定义一系列的算法,把它们一个个封装起来,并且使它们可相互替换。本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。
①算法是同一接口的不同实现,地位是平等的,可以相互替换。
②引入上下文对象,可以实现让算法能独立使用它的客户。因为这个对象负责持有算法,但不负责决定具体选用哪个算法,把选择算法的功能交给了客户。
③当客户通知上下文对象执行功能的时候,上下文会转调具体的算法。
(2)策略模式的结构和说明
①Strategy:策略接口,用来约束一系列具体的策略算法。Context使用这个接口来调用具体的策略实现定义的算法。
②ConcreteStrategy:具体的策略实现,也就是具体的算法实现。
③Context:上下文,负责和具体的策略类交互。通常会持有一个真正的策略实现,上下文还可以让具体的策略类来获取上下文的数据,甚至让具体的策略来回调上下文的方法。
【编程实验】报价管理
//行为型模式——策略模式 //场景:CRM系统报价策略 /* 1.对普通客户或者是新客户报全价 2.对老客户的价格,统一折扣5% 3.对大客户报的价格,统一折扣10% */ #include <iostream> #include <string> using namespace std; //策略,定义计算报价算法的接口 class Strategy { public: //@param goodsPrice 商品销售原价 //@return 计算出来的,应该给客户报的价格 virtual double calcPrice(double goodsPrice) = 0; }; //新客户或普通客户报价策略 class NormalCurstomerStrategy : public Strategy { public: double calcPrice(double goodsPrice) { cout << "对于新客户或者普通客户,没有打折." << endl; return goodsPrice; } }; //老客户计算应报的价格 class OldCustomerStrategy : public Strategy { public: double calcPrice(double goodsPrice) { cout << "对于老客户,统一折扣5%" << endl; return goodsPrice*(1-0.05); } }; //老客户计算应报的价格 class LargeCustomerStrategy : public Strategy { public: double calcPrice(double goodsPrice) { cout << "对于大客户,统一折扣10%" << endl; return goodsPrice*(1-0.1); } }; //上下文实现 class Price { Strategy* strategy; public: Price(Strategy* strategy) { this->strategy = strategy; } //报价,计算对客户的报价(回调相应的打折策略) double quote(double goodsPrice) { return strategy->calcPrice(goodsPrice); } }; int main() { //1.选择并创建需要使用的策略对象 Strategy* strategy = new LargeCustomerStrategy(); //2.创建上下文 Price ctx(strategy); //3.计算报价 double price = ctx.quote(1000); cout << "向客户报价:"<< price << endl; return 0; } /*输出结果 对于大客户,统一折扣10% 向客户报价:900 */
2. 思考策略模式
(1)策略模式的本质:分离算法,选择实现
(2)策略模式的重心:不是如何实现算法,而是如何组织、调用这一系列的算法,从而让程序结构更加灵活,具有更好的维护性和扩展性。
(3)算法的平等性
策略模式一个很大的特点就是各个策略算法的平等性。对于一系列具体的策略算法大家的地位是完全一样的,所以才能实现算法之间可以相互替换。可以这样描述策略算法:它是相同行为的不同实现。(如同样是打折这一行为,但商家可以在不同的时间,选择不同的打折策略)
(4)谁来选择具体的策略算法
①一个地方是在客户端,当使用上下文的时候,由客户端选择具体的策略算法,然后把这个策略算法设置给上下文。
②还有一个地方是由上下文选择具体的策略算法。而状态模式可以由具体的状态实现去切换不同的状态。
(5)Strategy角色的实现方式:可以使用接口或抽象类,特别是当多个算法具有公共功能的时候,可以把Strategy实现成为抽象类。
(6)运行时策略的唯一性:运行期间,策略模式在每一个时刻只能使用一个具体的策略实现对象,虽然可以动态地在不同策略实现中切换,但是同时只能使用一个。
(7)Context和Strategy的关系
①在策略模式中,通常是上下文使用具体的策略实现对象。反过来,策略实现对象也可以从上下文获取所需要的数据。因此可以将上下文当作参数传递给策略实现对象。
②在这种情况下,上下文封装着具体策略对象进行算法运算所需要的数据,具体策略对象通过回调上下文的方法来获取这些数据。
3. 容错恢复机制
(1)在程序运行的时候,正常情况下应该按照某种方式来做,此时如果发生错误的话,系统并不会崩溃,而是有容忍出错的能力。
(2)不但能容忍程序运行出现错误,还提供出现错误后的备用方案,也就是恢复机制来代替正常执行的功能,使程序继续向下运行。如日志记录,一般会记录在数据库里,但是当数据库暂时连不上时,可先记录在文本文件里,然后在合适的时候再转录到数据库中。
【编程实验】日志记录策略
4. 策略模式的优缺点
(1)优点
①定义一系列算法:策略模式的功能就是定义一系列的算法,实现让这些算法可以相互替换。所以会为这一系列算法定义公共的接口,以约束一系列算法要实现的功能。
②避免多重条件语句
③更好的扩展性:在策略模式中扩展新的策略实现非常容易,只要增加新的策略实现类,然后在使用策略的地方选择使用这个新的策略实现就可以了。
(2)缺点
①客户必须了解每种策略的不同。比如让客户端来选择具体使用哪一种策略,这就需要客户端了解所有的策略,还要了解各种策略的功能和不同,这样也暴露了策略的具体实现。
②增加了对象的数目。如果备选的策略很多的话,那么对象的数目就会很可观。
③只适合扁平的算法结构。策略模式的一系列算法地位是平等的,是可以相互替换的,事实上构成了一个扁平的算法结构,也就是在一个策略接口下,有多个平等的策略算法。而且运行的时刻只有一个算法被使用,这就限制了算法使用的层级,使用时不能嵌套使用。如折上折、折后返券等业务的实现,需要组合或嵌套使用多个算法的情况,可以考虑使用装饰模式或变形的责任链来实现。
5. 策略模式的应用场景
(1)GUI编程中的布局管理,资源访问策略等。
(2)出现多个if-else语句来选择行为的时候,可以考虑使用策略模式来代替这些条件语句。
(3)出现同一个算法,有很多不同的实现的情况下,可以使用策略模式来把这些“不同的实现”实现成一个算法的类层次。
6. 相关模式
(1)策略模式和状态模式
①状态模式是根据状态的变化来选择相应的行为。其处理的核心问题是状态迁移,因为当存在很多对象的状态下,各个状态之间的跳转和迁移过程是及其复杂的,涉及到多个角色的交互和跳转。在整个生命周期中存在一个状态的迁移曲线,这个迁移曲线对于客户是透明的。状态迁移是状态模式的核心内容;然而,在选择策略时,迁移与此毫无关系。
②策略模式偏重于可替换的算法,以及这些算法在对应的Context中的正确调用。而状态模式偏重于各状态自身的逻辑运行,其功能类之间是不能相互替换的。如在策略模式中,可能根据不需情况对商品使用不同的打折策略,而状态模式中请假条的审批应先提交项目经理,再提交部门经理,而不能反过来,因固有的逻辑顺序,所以具有不可替换性。
③状态模式在实现功能的同时,还会维护状态数据的变化及各个状态间的切换。一般在具体的状态实现里会改变Context中的当前状态并调用该状态下相应的方法。这是策略模式和状态模式的明显不同点!!
④策略模式允许一个客户选择或提供一种策略,而这种思想在状态模式中是不明显的。策略模式行为对象的改变,一般都是外部造成的。而状态模式中对象行为的改变,则即可能是外部造成,也可能是行为对象自身造成的,但通常是自我控制状态的改变。
⑤Strategy对象一般不会持有自己的数据(因为策略模式封装的只是算法!!),而状态对象则有可能持有自己的数据(stateless型或者state型)
(2)策略模式和模板方法模式
①模板方法重在封装算法骨架
②策略模式重在分离并封装算法实现
(3)策略模式和享元模式
策略模式分离并封装出一系列的策略算法对象,这些对象的功能通常都比较单一,很多时候就是为了实现某个算法的功能而存在。因此,针对这一系列的、多个细粒度的对象,可以应用享元模式来节省资源。