# 算法的封裝與切換——策略模式（四） 24.4 策略模式的兩個典型應用 策略模式實用性強、擴展性好，在軟件開發中得以廣泛使用，是使用頻率較高的設計模式之一。下面將介紹策略模式的兩個典型應用實例，一個來源于Java SE，一個來源于微軟公司推出的演示項目PetShop。 (1) Java SE的容器布局管理就是策略模式的一個經典應用實例，其基本結構示意圖如圖24-3所示：  【每次看到這個LayoutManager2接口，我都在想當時Sun公司開發人員是怎么想的！微笑】 在Java SE開發中，用戶需要對容器對象Container中的成員對象如按鈕、文本框等GUI控件進行布局(Layout)，在程序運行期間由客戶端動態決定一個Container對象如何布局，Java語言在JDK中提供了幾種不同的布局方式，封裝在不同的類中，如BorderLayout、FlowLayout、GridLayout、GridBagLayout和CardLayout等。在圖24-3中，Container類充當環境角色Context，而LayoutManager作為所有布局類的公共父類扮演了抽象策略角色，它給出所有具體布局類所需的接口，而具體策略類是LayoutManager的子類，也就是各種具體的布局類，它們封裝了不同的布局方式。 任何人都可以設計并實現自己的布局類，只需要將自己設計的布局類作為LayoutManager的子類就可以，比如傳奇的Borland公司（現在已是傳說）曾在JBuilder中提供了一種新的布局方式——XYLayout，作為對JDK提供的Layout類的補充。對于客戶端而言，只需要使用Container類提供的setLayout()方法就可設置任何具體布局方式，無須關心該布局的具體實現。在JDK中，Container類的代碼片段如下： ``` public class Container extends Component { …… LayoutManager layoutMgr; …… public void setLayout(LayoutManager mgr) { layoutMgr = mgr; …… } …… } ``` 從上述代碼可以看出，Container作為環境類，針對抽象策略類LayoutManager進行編程，用戶在使用時，根據“里氏代換原則”，只需要在setLayout()方法中傳入一個具體布局對象即可，無須關心它的具體實現。 (2) 除了基于Java語言的應用外，在使用其他面向對象技術開發的軟件中，策略模式也得到了廣泛的應用。 在微軟公司提供的演示項目PetShop 4.0中就使用策略模式來處理同步訂單和異步訂單的問題。在PetShop 4.0的BLL（Business Logic Layer，業務邏輯層）子項目中有一個OrderAsynchronous類和一個OrderSynchronous類，它們都繼承自IOrderStrategy接口，如圖24-4所示： 在圖24-4中，OrderSynchronous以一種同步的方式處理訂單，而OrderAsynchronous先將訂單存放在一個隊列中，然后再對隊列里的訂單進行處理，以一種異步方式對訂單進行處理。BLL的Order類通過反射機制從配置文件中讀取策略配置的信息，以決定到底是使用哪種訂單處理方式。配置文件web.config中代碼片段如下所示： ``` …… <add key="OrderStrategyClass" value="PetShop.BLL.OrderSynchronous"/> …… ``` 用戶只需要修改配置文件即可更改訂單處理方式，提高了系統的靈活性。 24.5 策略模式總結 策略模式用于算法的自由切換和擴展，它是應用較為廣泛的設計模式之一。策略模式對應于解決某一問題的一個算法族，允許用戶從該算法族中任選一個算法來解決某一問題，同時可以方便地更換算法或者增加新的算法。只要涉及到算法的封裝、復用和切換都可以考慮使用策略模式。 1. 主要優點 策略模式的主要優點如下： (1) 策略模式提供了對“開閉原則”的完美支持，用戶可以在不修改原有系統的基礎上選擇算法或行為，也可以靈活地增加新的算法或行為。 (2) 策略模式提供了管理相關的算法族的辦法。策略類的等級結構定義了一個算法或行為族，恰當使用繼承可以把公共的代碼移到抽象策略類中，從而避免重復的代碼。 (3) 策略模式提供了一種可以替換繼承關系的辦法。如果不使用策略模式，那么使用算法的環境類就可能會有一些子類，每一個子類提供一種不同的算法。但是，這樣一來算法的使用就和算法本身混在一起，不符合“單一職責原則”，決定使用哪一種算法的邏輯和該算法本身混合在一起，從而不可能再獨立演化；而且使用繼承無法實現算法或行為在程序運行時的動態切換。 (4) 使用策略模式可以避免多重條件選擇語句。多重條件選擇語句不易維護，它把采取哪一種算法或行為的邏輯與算法或行為本身的實現邏輯混合在一起，將它們全部硬編碼(Hard Coding)在一個龐大的多重條件選擇語句中，比直接繼承環境類的辦法還要原始和落后。 (5) 策略模式提供了一種算法的復用機制，由于將算法單獨提取出來封裝在策略類中，因此不同的環境類可以方便地復用這些策略類。 2. 主要缺點 策略模式的主要缺點如下： (1) 客戶端必須知道所有的策略類，并自行決定使用哪一個策略類。這就意味著客戶端必須理解這些算法的區別，以便適時選擇恰當的算法。換言之，策略模式只適用于客戶端知道所有的算法或行為的情況。 (2) 策略模式將造成系統產生很多具體策略類，任何細小的變化都將導致系統要增加一個新的具體策略類。 (3) 無法同時在客戶端使用多個策略類，也就是說，在使用策略模式時，客戶端每次只能使用一個策略類，不支持使用一個策略類完成部分功能后再使用另一個策略類來完成剩余功能的情況。 3. 適用場景 在以下情況下可以考慮使用策略模式： (1) 一個系統需要動態地在幾種算法中選擇一種，那么可以將這些算法封裝到一個個的具體算法類中，而這些具體算法類都是一個抽象算法類的子類。換言之，這些具體算法類均有統一的接口，根據“里氏代換原則”和面向對象的多態性，客戶端可以選擇使用任何一個具體算法類，并只需要維持一個數據類型是抽象算法類的對象。 (2) 一個對象有很多的行為，如果不用恰當的模式，這些行為就只好使用多重條件選擇語句來實現。此時，使用策略模式，把這些行為轉移到相應的具體策略類里面，就可以避免使用難以維護的多重條件選擇語句。 (3) 不希望客戶端知道復雜的、與算法相關的數據結構，在具體策略類中封裝算法與相關的數據結構，可以提高算法的保密性與安全性。 練習 Sunny軟件公司欲開發一款飛機模擬系統，該系統主要模擬不同種類飛機的飛行特征與起飛特征，需要模擬的飛機種類及其特征如表24-1所示： 表24-1 飛機種類及特征一覽表 | 飛機種類 | 起飛特征 | 飛行特征 | |---------------------|:-------------------------------:|--------------------------:| | 直升機(Helicopter) | 垂直起飛(VerticalTakeOff) | 亞音速飛行(SubSonicFly) | | 客機(AirPlane) | 長距離起飛(LongDistanceTakeOff) | 亞音速飛行(SubSonicFly) | | 殲擊機(Fighter) | 長距離起飛(LongDistanceTakeOff) | 超音速飛行(SuperSonicFly) | | 鷂式戰斗機(Harrier) | 垂直起飛(VerticalTakeOff) | 超音速飛行(SuperSonicFly) | 為將來能夠模擬更多種類的飛機，試采用策略模式設計該飛機模擬系統。