c++设计模式之策略模式

我会带着你远行 2023-06-29 10:54 53阅读 0赞

策略模式

在GOF的《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书中对策略模式是这样说的：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。该模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。

策略模式为了适应不同的需求，只把变化点封装了，这个变化点就是实现不同需求的算法，但是，用户需要知道各种算法的具体情况。就像上面的加班工资，不同的加班情况，有不同的算法。我们不能在程序中将计算工资的算法进行硬编码，而是能自由的变化的。这就是策略模式。

UML类图

![70][]

Strategy：定义所有支持的算法的公共接口。Context使用这个接口来调用某ConcreteStrategy定义的算法；  
ConcreteStrategy：实现Strategy接口的具体算法；  
Context：使用一个ConcreteStrategy对象来配置；维护一个对Stategy对象的引用，同时，可以定义一个接口来让Stategy访问它的数据。

使用场合

当存在以下情况时使用Strategy模式：

1.  许多相关的类仅仅是行为有异。“策略”提供了一种用多个行为中的一个行为来配置一个类的方法；
2.  需要使用一个算法的不同变体；
3.  算法使用客户不应该知道的数据。可使用策略模式以避免暴露复杂的、与算法相关的数据结构；
4.  一个类定义了多种行为，并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现。将相关的条件分支移入它们各自的Strategy类中以替代这些条件语句。（是不是和[状态模式][Link 1]有点一样哦？）

代码实现

首先实现最单纯的策略模式，代码如下：

#include <iostream>
    using namespace std;
     
    // The abstract strategy
    class Strategy
    {
    public:
         virtual void AlgorithmInterface() = 0;
    };
     
    class ConcreteStrategyA : public Strategy
    {
    public:
         void AlgorithmInterface()
         {
              cout<<"I am from ConcreteStrategyA."<<endl;
         }
    };
     
    class ConcreteStrategyB : public Strategy
    {
    public:
         void AlgorithmInterface()
         {
              cout<<"I am from ConcreteStrategyB."<<endl;
         }
    };
     
    class ConcreteStrategyC : public Strategy
    {
    public:
         void AlgorithmInterface()
         {
              cout<<"I am from ConcreteStrategyC."<<endl;
         }
    };
     
    class Context
    {
    public:
         Context(Strategy *pStrategyArg) : pStrategy(pStrategyArg)
         {
         }
         void ContextInterface()
         {
              pStrategy->AlgorithmInterface();
         }
    private:
         Strategy *pStrategy;
    };
     
    int main()
    {
         // Create the Strategy
         Strategy *pStrategyA = new ConcreteStrategyA;
         Strategy *pStrategyB = new ConcreteStrategyB;
         Strategy *pStrategyC = new ConcreteStrategyC;
         Context *pContextA = new Context(pStrategyA);
         Context *pContextB = new Context(pStrategyB);
         Context *pContextC = new Context(pStrategyC);
         pContextA->ContextInterface();
         pContextB->ContextInterface();
         pContextC->ContextInterface();
     
         if (pStrategyA) delete pStrategyA;
         if (pStrategyB) delete pStrategyB;
         if (pStrategyC) delete pStrategyC;
     
         if (pContextA) delete pContextA;
         if (pContextB) delete pContextB;
         if (pContextC) delete pContextC;
    }

在实际操作的过程中，我们会发现，在main函数中，也就是在客户端使用策略模式时，会创建非常多的Strategy，而这样就莫名的增加了客户端的压力，让客户端的复杂度陡然增加了。那么，我们就可以借鉴简单工厂模式，使策略模式和[简单工厂模式][Link 2]相结合，从而减轻客户端的压力，代码实现如下：

#include <iostream>
    using namespace std;
     
    // Define the strategy type
    typedef enum StrategyType
    {
        StrategyA,
        StrategyB,
        StrategyC
    }STRATEGYTYPE;
     
    // The abstract strategy
    class Strategy
    {
    public:
        virtual void AlgorithmInterface() = 0;
        virtual ~Strategy() = 0; // 谢谢hellowei提出的bug，具体可以参见评论
    };
     
    Strategy::~Strategy()
    {}
     
    class ConcreteStrategyA : public Strategy
    {
    public:
        void AlgorithmInterface()
        {
            cout << "I am from ConcreteStrategyA." << endl;
        }
     
        ~ConcreteStrategyA(){}
    };
     
    class ConcreteStrategyB : public Strategy
    {
    public:
        void AlgorithmInterface()
        {
            cout << "I am from ConcreteStrategyB." << endl;
        }
     
        ~ConcreteStrategyB(){}
    };
     
    class ConcreteStrategyC : public Strategy
    {
    public:
        void AlgorithmInterface()
        {
            cout << "I am from ConcreteStrategyC." << endl;
        }
     
        ~ConcreteStrategyC(){}
    };
     
    class Context
    {
    public:
        Context(STRATEGYTYPE strategyType)
        {
            switch (strategyType)
            {
            case StrategyA:
                pStrategy = new ConcreteStrategyA;
                break;
     
            case StrategyB:
                pStrategy = new ConcreteStrategyB;
                break;
     
            case StrategyC:
                pStrategy = new ConcreteStrategyC;
                break;
     
            default:
                break;
            }
        }
     
        ~Context()
        {
            if (pStrategy) delete pStrategy;
        }
     
        void ContextInterface()
        {
            if (pStrategy)
                pStrategy->AlgorithmInterface();
        }
     
    private:
        Strategy *pStrategy;
    };
     
    int main()
    {
        Context *pContext = new Context(StrategyA);
        pContext->ContextInterface();
     
        if (pContext) delete pContext;
    }

在上面这个代码中，其实，我们可能看到的更多的是简单工厂模式的应用，我们将策略模式将简单工厂模式结合在了一起，让客户端使用起来更轻松。

总结

策略模式和状态模式，是大同小异的；状态模式讲究的是状态的变化，和不同状态下，执行的不同行为；而策略模式侧重于同一个动作，实现该行为的算法的不同，不同的策略封装了不同的算法。策略模式适用于实现某一功能，而实现该功能的算法是经常改变的情况。在实际工作中，遇到了实际的场景，可能会有更深的体会。比如，我们做某一个系统，该系统可以适用于各种数据库，我们都知道，连接某一种数据库的方式是不一样的，也可以说，连接数据库的“算法”都是不一样的。这样，我们就可以使用策略模式来实现不同的连接数据库的策略，从而实现数据库的动态变换。

[70]: https://img-blog.csdn.net/20181022111636271?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NvZGVyQWxkcmljaA==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70
[Link 1]: https://www.cnblogs.com/ring1992/p/9593533.html
[Link 2]: https://www.cnblogs.com/ring1992/p/9592569.html