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策略模式定义了算法族,分别封装起来,让他们之间可以互相替换,此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

涉及到的设计原则:

  • 多用组合,少用继承
  • 针对接口编程,而不是对实现编程
  • 找出应用中可能需要变化之处,把它们独立出来,不要和那些不需要变化的代码混合在一起

场景分析

假设我们现在需要定义一个手机的基本能力,call和message,分别表示通话和短信能力。来给客户演示不同手机的能力区别,以达到推销赞助商手机的功能。

但是随着智能手机的发展,手机的通话和短信的能力都已得到很大程度的增强。

比方说,我们有两款手机,一个是10年前的老牌 Nokia,只能发些简单的文本信息,打电话什么的也没有视频的能力。但是新版的小米手机,却能安装很多APP,比方说QQ、微信,不仅可以进行视频通话,还可以发送富文本信息。

那么问题来了,如何定义一个模型,能够将手机通话和短信的能力抽象出来,以满足今天我们需要用Nokia手机演示功能,明天我们要用小米手机演示功能,后天我们要.....

这种时候,我们可以考虑很多种方案来设计,但是一个优秀的模型设计应该是要尽可能的符合设计原则的。这些原则不仅仅是编程技术发展过程中的前辈总结出来的一套武功秘籍,还是我们可以奉之为编程行为准则的优秀指导手册。

对于该场景的一些错误的或是更为复杂的功能设计不再赘述,仅在此处分享如何利用策略模式来实现我们本次的场景需求分析。

实战

首先对于手机的基本能力,我们定义抽象接口,一个是通话的策略接口,一个是短信的策略接口。

public interface ICallStrategy {

    /**
     * 简单的通话
     */
    void simplyCall();

    /**
     * 视频通话
     */
    void videoCall();
}

public interface IMessageStrateggy {

    /**
     * 简单的文本短信
     */
    void simpleMessage();

    /**
     * 图文并茂的富文本短信
     */
    void richTextMessage();
}

在接口中我们定义了通话的策略抽象,提供了两种行为:视频通话和普通通话;还定义了短信的策略抽象,也提供两种行为:简单文本短信和富文本短信。

由于我们要设计的模型是针对手机作为讨论主题的,无论是Nokia还是Xiaomi,我们很容易想到都是手机,可以采用继承的思想来实现功能。

所以我们定义一个抽象基类,用于定义手机的公共属性。

public abstract class BasePhone {

    /**
     * 通话
     */
    protected ICallStrategy callStrategy;

    /**
     * 短信
     */
    protected IMessageStrateggy messageStrateggy;

    /**
     * 打电话
     */
    public abstract void call();

    /**
     * 发简讯
     */
    public abstract void message();


    /**
     * 动态调整通话策略
     * @param callStrategy
     */
    public void setCallStrategy(ICallStrategy callStrategy) {
        this.callStrategy = callStrategy;
    }

    /**
     * 动态调整短信策略
     * @param messageStrateggy
     */
    public void setMessageStrateggy(IMessageStrateggy messageStrateggy) {
        this.messageStrateggy = messageStrateggy;
    }
}

在基类中,为了避免不同手机使用不同的APP实现视频通话,或是富文本短信的发送的能力。我们采用策略类和手机基类组合的形式来完成模块设计。

如果在这里仅仅使用继承,直接在继承的子类中实现这些能力,当然也可以实现,但是会有问题,假如我们有几十个品牌的手机,在演示时各个手机都可以使用不同的APP来通话和发短信,但是,如果一款APP在某个手机中不支持,但是演示时却因为赞助商的原因一定要演示怎么办?

我们是不是就得定义两个相同APP的行为类,一个是支持通话和短信,一个是不支持通话和短信。然后在该手机实现类中创建不支持的实例,调用对应的call和message方法来提示用户不支持?

这也是继承的一个弊端,代码模块之间耦合比较严重,子类往往需要继承父类的所有属性,无论有用没有。

使用组合的话,我们可以把使用哪个APP进行通话和短信的行为抽象成策略,在实现的子类中定义一族该对象支持的策略,在根据策略族中是否含有我们要求的行为来判断设备是否支持,而非在多个子类中通过修改代码或是覆盖父类方法来实现功能。

Xiaomi手机

public class XiaomiPhone extends BasePhone {

    /**
     * 打电话
     */
    @Override
    public void call() {
        //可以是视频电话、也可以是默认的通话,视频通话还可以由不同的APP应用软件发起
        callStrategy.videoCall();
    }

    /**
     * 发简讯
     */
    @Override
    public void message() {
        //可以使短信,也可以是QQ、WeChat、或是其他聊天工具发起
        messageStrateggy.richTextMessage();
    }
}

老版 Nokia

public class SimpleNokiaPhone extends BasePhone {

    /**
     * 打电话
     */
    @Override
    public void call() {
        System.out.println("I can make a call!");
    }

    /**
     * 发简讯
     */
    @Override
    public void message() {
        System.out.println("I can send a simple message!");
    }

    @Override
    public void setCallStrategy(ICallStrategy callStrategy) {
        throw new IllegalArgumentException("not support");
    }

    @Override
    public void setMessageStrateggy(IMessageStrateggy messageStrateggy) {
        throw new IllegalArgumentException("not support");
    }
}

在Nokia中,我们知道他不能安装APP,所以只有基本的通话和短信方式,我们在设置行为能力的策略的时候,可以让其对外抛出异常,这样上层就知道该手机不能用对应APP进行短信和通话了。

接下来,我们定义个QQ和WeChat两款常用的软件来描述我们的手机能力。

QQ

public class QQMessageStrategy  implements IMessageStrateggy {
    /**
     * 简单的文本短信
     */
    @Override
    public void simpleMessage() {
        System.out.println("QQ simple text message is sending...");
    }

    /**
     * 图文并茂的富文本短信
     */
    @Override
    public void richTextMessage() {
        //发送表情包
        System.out.println("QQ Emoji Pack is sending...");
    }
}

public class QQCallStrategy implements ICallStrategy {

    /**
     * 简单的通话
     */
    @Override
    public void simplyCall() {
        System.out.println("QQ is trying to make voice calling!");
    }

    /**
     * 视频通话
     */
    @Override
    public void videoCall() {
        System.out.println("QQ is trying to start a new Video Call....");
    }
}

WeChat

public class WeChatCallStrategy implements ICallStrategy {
    /**
     * 简单的通话
     */
    @Override
    public void simplyCall() {
        System.out.println("not support!");
    }

    /**
     * 视频通话
     */
    @Override
    public void videoCall() {
        System.out.println("WeChat is trying to start a new Video Call....");
    }
}

微信的话不定义短信策略,验证空指针异常。

接下来我们开始演示喽!

  • 首先有请我们古老的Nokia出场:
/**
 * 测试老版 Nokia 短信和通话能力
 */
@Test
public void testX2(){
    SimpleNokiaPhone nokiaPhone = new SimpleNokiaPhone();
    nokiaPhone.message();
    nokiaPhone.call();
    nokiaPhone.setMessageStrateggy(new QQMessageStrategy());
}
I can send a simple message!
I can make a call!

java.lang.IllegalArgumentException: not support

    at com.example.template.pattern.strategy.SimpleNokiaPhone.setMessageStrateggy(SimpleNokiaPhone.java:53)

可以看到在设置QQ这个APP的策略能力的时候抛出了异常。

  • 然后是我们优秀的小米手机:

它可以用QQ发短信和打视频电话哦!

/**
 * 测试小米手机发送表情包短信和视频电话
 */
@Test
public void testX1(){
    XiaomiPhone xiaomiPhone = new XiaomiPhone();
    xiaomiPhone.setMessageStrateggy(new QQMessageStrategy());
    xiaomiPhone.message();
    xiaomiPhone.call();
}
QQ Emoji Pack is sending...

java.lang.NullPointerException
    at com.example.template.pattern.strategy.XiaomiPhone.call(XiaomiPhone.java:34)

额,忘记告诉它打电话用什么软件了。

xiaomiPhone.setCallStrategy(new QQCallStrategy());
QQ Emoji Pack is sending...
QQ is trying to start a new Video Call....

竟然可以发表情包,还能视频通话,不愧是国产手机中的经典战斗机。

微信的空指针异常演示已经不小心通过QQ的能力演示出现了,就不再赘述了。

讲到这里,如果我们的赞助商变成了阿里巴巴,那么我们是不是得用支付宝或是淘宝演示下短信能力呢?

那就简单了,在定义个支付宝对应的策略类就行了。至此,我们实现了一开始的场景需求,无论是何种方式的通话和短信方式的功能演示,我们都只需要对策略类和手机进行扩展,就可以了。

敲黑板,dadada...

回顾下我们使用的设计原则:

  • 我们采用了继承和组合集合的方式
  • 我们封装了变化的部分:手机的通话和短信方式,取决于APP的选择
  • 我们面向接口和超类编程,定义了一些抽象的接口和抽象基类。
  • 这种定义算法族的,分别封装起来,让他们之间可以互相依赖,算法的变化独立于使用算法的客户的模式,我们称之为 策略模式

REFERENCES

《Head First》读书笔记

本文分享自微信公众号 - 架构探险之道(zacsnz1314),作者:MasterYang

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2019-08-05

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