策略模式——(+简单工厂模式+反射)

策略模式,需要我们结合简单工厂模式,更高级地用法可能需要我们掌握Java反射机制。简单工厂模式我们在最早的时候介绍,我们也谈到了一点Java的反射机制。借着学习策略模式的机会,我们顺便复习一下简单工厂模式和反射。

先说说何为策略模式。“策略”我的理解是,对一件事,有不同的方法去做,至于用何种方法取决于我们的选择。我们同样借助《大话设计模式》中实现策略模式的例子来做讲解。

超市进场做活动,我们现在假设有正常不减价、打折、满减这三种活动,这正是对“买东西收费”这件事,有三种不同的“方法”,这三种方法其实就是三种不同的算法。我们定义出策略模式:它定义了算法家族,分别封装起来,让它们之间可以互相替换,此模式让算法的变化不会影响到使用算法的客户。看到这个可能还是一脸茫然,不着急我们一步一步来这句话到底想表达什么意思。

首先,对于正常不减价,我们可以直接计算返回该收取的金额为多少。对于打折的这种情况,我们可能会想到传递一个“打多少折”的参数进去,计算返回该收取的金额为多少。对于满减的这种情况,我们传递两个参数,“返利条件”及“返多少利”,计算返回该收取的金额为多少。那么它们似乎都有一个公共方法,对于应收金额,返回实收金额。我们可以将三种情况抽取为一个接口或抽象类。来试着画出UML类图结构。

image.png

看到UML的类结构图,我们其实可以联想到简单工厂模式,如果我们就这样来写,在客户端就需要来具体实例化哪一个类。我们不想在客户端来做出判断决定来实例化哪一个类,这个时候怎么办呢——简单工厂模式可以帮我们实现。客户端不决定具体实例化哪一个类,而是交由“工厂”来帮我们实例化。所以其实我们首先是实现的一个“简单工厂模式”。

所以我们上面的UML类结构图就可以做下修改。

接下来写出我们的代码

 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * 收费接口
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月20日
 8  */
 9 public interface CashSuper {
10     /**
11      * 计算实收的费用
12      * @param money 应收金额
13      * @return 实收金额
14      */
15     double acceptCash(double money);
16 }
 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * 正常收费
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月20日
 8  */
 9 public class CashNormal implements CashSuper {
10 
11     /* (non-Javadoc)
12      * @see day_20_cash.CashSuper#acceptCash(double)
13      */
14     @Override
15     public double acceptCash(double money) {
16 
17         return money;
18     }
19 
20 }
 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * 打折
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月20日
 8  */
 9 public class CashRebate implements CashSuper {
10     private double moneyRebate;
11     
12 
13     /**
14      * @param moneyRebate 折扣率
15      */
16     public CashRebate(double moneyRebate) {
17         this.moneyRebate = moneyRebate;
18     }
19 
20 
21     /* (non-Javadoc)
22      * @see day_20_cash.CashSuper#acceptCash(double)
23      */
24     @Override
25     public double acceptCash(double money) {
26         
27         return money * (moneyRebate / 10);
28     }
29 
30 }
 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * 满减
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月20日
 8  */
 9 public class CashReturn implements CashSuper {
10     private double moneyCondition;    //应收金额
11     private double moneyReturn;    //返利金额
12     
13     public CashReturn(double moneyCondition, double moneyReturn){
14         this.moneyCondition = moneyCondition;
15         this.moneyReturn = moneyReturn;
16     }
17     /* (non-Javadoc)
18      * @see day_20_cash.CashSuper#acceptCash(double)
19      */
20     @Override
21     public double acceptCash(double money) {
22         if (money >= moneyCondition){
23             money = money - moneyReturn;
24         }
25         return money;
26     }
27 
28 }
 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * 收费对象生成工厂
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月20日
 8  */
 9 public class CashFactory {
10     public static CashSuper createCashAccept(String cashType){
11         CashSuper cs = null;
12         switch (cashType) {
13             case "正常收费" :
14                 cs = new CashNormal();
15                 break;
16             case "打8折" :
17                 cs = new CashRebate(8);
18                 break;
19             case "满300减100" :
20                 cs = new CashReturn(300, 100);
21                 break;
22             default :
23                 break;
24         }
25         
26         return cs; 
27     }
28 }
 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * 客户端抽象代码
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月20日
 8  */
 9 public class Main {
10 
11     /**
12      * @param args
13      */
14     public static void main(String[] args) {
15         CashSuper cs = CashFactory.createCashAccept("打8折");
16         double result = cs.acceptCash(300);
17         System.out.println(result);
18     }
19 
20 }

这样虽然在客户端中,我们不用关系具体实体化哪一个类,但这同样也带来一定的问题,如果我们要打7折呢?我们是否要在工厂类中新增一个case?那满500减100呢?商场的活动经常在改变,如果真向我们现在所写的这样未免有些牵强,我们要不断地去修改工厂类,不断地重新编译重新部署。面对算法的时常变动,我们可以选择策略模式。

对于策略模式,我们需要引入一个CashContext类,这个类用于维护对Strategy对象的引用。还是太抽象,我们从代码的角度来看,CashContext是一个什么类。(上面的CashSuper及其实现类不用修改)

 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * Context上下文,维护对strategy对象的引用
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月21日
 8  */
 9 public class CashContext {
10     CashSuper cs = null;
11     public CashContext(CashSuper csuper){
12         this.cs = csuper;
13     }
14     
15     public double getResult(double money){
16         
17         return cs.acceptCash(money);
18     }
19 }

再来看客户端代码怎么写。

 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * 客户端抽象代码
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月20日
 8  */
 9 public class Main {
10 
11     /**
12      * @param args
13      */
14     public static void main(String[] args) {
15         CashContext context = null;
16         double money = 0.0;
17         String strategy = "打8折";
18         switch (strategy) {
19             case "正常收费" :
20                 context = new CashContext(new CashNormal());
21                 break;
22             case "打8折" :
23                 context = new CashContext(new CashRebate(8));
24                 break;
25             case "满300减100" :
26                 context = new CashContext(new CashReturn(300, 100));
27                 break;
28 
29             default :
30                 break;
31         }
32         
33         money = context.getResult(300);
34         System.out.println(money);
35     }
36 
37 }

这样我们就实现了策略模式。

但是,我们又再一次客户端做了判断,实际上我们似乎是将switch语句从工厂移到了客户端,这不又违背我们的初衷回到原点了吗?那我们是否能将switch“又移到”工厂中去呢?换句话说,策略模式和工厂模式相结合。

我们改进CashContext在其中实现简单工厂。

 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * Context上下文,维护对strategy对象的引用
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月21日
 8  */
 9 public class CashContext {
10     CashSuper cs = null;
11     public CashContext(String type){
12         switch (type) {
13             case "正常收费" :
14                 CashNormal normal = new CashNormal();
15                 cs = normal;
16                 break;
17             case "满300减100" :
18                 CashReturn returnx = new CashReturn(300, 100);
19                 cs = returnx;
20             case "打8折" :
21                 CashRebate rebate = new CashRebate(8);
22                 cs = rebate;
23             default :
24                 break;
25         }
26     }
27     
28     public double getResult(double money){
29         
30         return cs.acceptCash(money);
31     }
32 }

客户端测试代码:

 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * 客户端抽象代码
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月21日
 8  */
 9 public class Main {
10 
11     /**
12      * @param args
13      */
14     public static void main(String[] args) {
15         CashContext context = null;
16         double money = 0.0;
17         String strategy = "打8折";
18         context = new CashContext(strategy);
19         money = context.getResult(300);
20         System.out.println(money);
21     }
22 
23 }

从代码角度来看,不就是把switch从Main客户端类移到了CashContext类嘛,好像根本没什么用啊。我们用书里的解释吧,“简单工厂模式需要让客户端认识两个类,CashSuper和CashFactory,而策略模式与简单工厂结合的用法,客户端就只需要认识一个类CashContext就可以了。耦合更加降低。”“我们在客户端实例化的是CashContext的对象,调用的是CashContext的方法getResult,这使得具体的收费算法彻底地与客户端分离。连算法的父类CashSuper都不让客户端认识了。

在这里我们要领会“客户端”带来的含义是什么,在这里我们就是写的一个main函数,“客户端”在编码过程中,我们可以把它想象理解为调用方。调用方如果引用多个类是不是带来很大的耦合性?但如果只引用一个类,那是不是只需要维护这个类的引用即可?这也就是我们常说的解耦。

下面我们来实现在最开始提到的使用“反射”来去掉switch判断语句,可以先自己思考一下试着自己写出来。这里可以参考一下之前涉及到一点反射的博文,《初识Java反射》《工厂模式——抽象工厂模式(+反射)》

修改CashContext类,利用反射消除Switch判断语句:

 1 package day_20_cash;
 2 
 3 import java.lang.reflect.Constructor;
 4 import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
 5 
 6 /**
 7  * Context上下文,维护对strategy对象的引用
 8  * @author turbo
 9  *
10  * 2016年9月22日
11  */
12 public class CashContext {
13     Class<?> clazz = null;
14     Object obj = null;
15     public CashContext(String className, Class[] paramsType, Object[] parmas){
16         try {
17             clazz = Class.forName(className);
18             Constructor con = clazz.getConstructor(paramsType);
19             obj = con.newInstance(parmas);
20         } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
21             e.printStackTrace();
22         } catch (ClassNotFoundException e) {
23             e.printStackTrace();
24         } catch (IllegalArgumentException e) {
25             e.printStackTrace();
26         } catch (InvocationTargetException e) {
27             e.printStackTrace();
28         } catch (NoSuchMethodException e) {
29             e.printStackTrace();
30         } catch (SecurityException e) {
31             e.printStackTrace();
32         }
33         
34     }
35     
36     public double getResult(double money){
37         
38         return ((CashSuper)obj).acceptCash(money);
39     }
40 }

修改客户端测试代码:

 1 package day_20_cash;
 2 
 3 /**
 4  * 客户端测试代码
 5  * @author turbo
 6  *
 7  * 2016年9月22日
 8  */
 9 public class Main {
10 
11     /**
12      * @param args
13      */
14     public static void main(String[] args) {
15         CashContext context = null;
16         double money = 0.0;
17         String type = "day_20_cash.CashRebate";
18         Class[] paramTypes = {double.class};    //注意在这里不能使用double的引用类型Double,我猜测是这样涉及一点自动装箱和拆箱
19         Object[] params = {8.0}; 
20         context = new CashContext(type, paramTypes, params);
21         money = context.getResult(300);
22         System.out.println(money);
23     }
24 
25 }

至于为什么要用到反射来消除switch,在上面两篇博文中已经有提到过,这里不再叙述。其实在客户端测试代码中,我们还可以进一步把代码写得再优美一点。

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