如何利用策略模式避免冗长的 if-else/switch 分支判断代码?

策略模式。在实际的项目开发中,这个模式也比较常用。最常见的应用场景是,利用它来避免冗长的 if-else 或 switch 分支判断。不过,它的作用还不止如此。它也可以像模板模式那样,提供框架的扩展点等等。对于策略模式。本篇我们讲解策略模式的原理和实现,以及如何用它来避免分支判断逻辑。后续我会通过一个具体的例子,来详细讲解策略模式的应用场景以及真正的设计意图。话不多说,进入主题

策略模式的原理与实现

策略模式可以使算法的变化独立于使用它们的客户端(这里的客户端代指使用算法的代码)。我们知道,工厂模式是解耦对象的创建和使用,观察者模式是解耦观察者和被观察者。策略模式跟两者类似,也能起到解耦的作用,不过,它解耦的是策略的定义、创建、使用这三部分。可以先阅读下面一篇文章加快对策略模式的理解

设计模式行为型:策略模式(StrategyPattern)

接下来,我就详细讲讲一个完整的策略模式应该包含的这三个部分。

策略的定义

策略类的定义比较简单,包含一个策略接口和一组实现这个接口的策略类。因为所有的策略类都实现相同的接口,所以,客户端代码基于接口而非实现编程,可以灵活地替换不同的策略。示例代码如下所示:

如何利用策略模式避免冗长的 if-else/switch 分支判断代码?_第1张图片

策略的创建

因为策略模式会包含一组策略,在使用它们的时候,一般会通过类型(type)来判断创建哪个策略来使用。为了封装创建逻辑,我们需要对客户端代码屏蔽创建细节。我们可以把根据 type 创建策略的逻辑抽离出来,放到工厂类中。示例代码如下所示

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一般来讲,如果策略类是无状态的,不包含成员变量,只是纯粹的算法实现,这样的策略对象是可以被共享使用的,不需要在每次调用 getStrategy() 的时候,都创建一个新的策略对象。针对这种情况,我们可以使用上面这种工厂类的实现方式,事先创建好每个策略对象,缓存到工厂类中,用的时候直接返回。

相反,如果策略类是有状态的,根据业务场景的需要,我们希望每次从工厂方法中,获得的都是新创建的策略对象,而不是缓存好可共享的策略对象,那我们就需要按照如下方式来实现策略工厂类。

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策略模式的使用

刚刚讲了策略的定义和创建,现在,我们再来看一下,策略的使用。我们知道,策略模式包含一组可选策略,客户端代码一般如何确定使用哪个策略呢?最常见的是运行时动态确定使用哪种策略,这也是策略模式最典型的应用场景。这里的“运行时动态”指的是,我们事先并不知道会使用哪个策略,而是在程序运行期间,根据配置、用户输入、计算结果等这些不确定因素,动态决定使用哪种策略。接下来,我们通过一个例子来解释一下。

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从上面的代码中,我们也可以看出,“非运行时动态确定”,也就是第二个 Application 中的使用方式,并不能发挥策略模式的优势。在这种应用场景下,策略模式实际上退化成了“面向对象的多态特性”或“基于接口而非实现编程原则”。

如何利用策略模式避免分支判断

实际上,能够移除分支判断逻辑的模式不仅仅有策略模式,后面我们要讲的状态模式也可以。对于使用哪种模式,具体还要看应用场景来定。策略模式适用于根据不同类型的动态,决定使用哪种策略这样一种应用场景。我们先通过一个例子来看下,if-else 或 switch-case 分支判断逻辑是如何产生的。具体的代码如下所示。在这个例子中,我们没有使用策略模式,而是将策略的定义、创建、使用直接耦合在一起。

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如何来移除掉分支判断逻辑呢?那策略模式就派上用场了。我们使用策略模式对上面的代码重构,将不同类型订单的打折策略设计成策略类,并由工厂类来负责创建策略对象。具体的代码如下所示:

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重构之后的代码就没有了 if-else 分支判断语句了。实际上,这得益于策略工厂类。在工厂类中,我们用 Map 来缓存策略,根据 type 直接从 Map 中获取对应的策略,从而避免 if-else 分支判断逻辑。等后面讲到使用状态模式来避免分支判断逻辑的时候,你会发现,它们使用的是同样的套路。本质上都是借助“查表法”,根据 type 查表(代码中的 strategies 就是表)替代根据 type 分支判断。但是,如果业务场景需要每次都创建不同的策略对象,我们就要用另外一种工厂类的实现方式了。具体的代码如下所示:

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总结

策略模式定义一族算法类,将每个算法分别封装起来,让它们可以互相替换。策略模式可以使算法的变化独立于使用它们的客户端(这里的客户端代指使用算法的代码)。策略模式用来解耦策略的定义、创建、使用。实际上,一个完整的策略模式就是由这三个部分组成的。策略类的定义比较简单,包含一个策略接口和一组实现这个接口的策略类。策略的创建由工厂类来完成,封装策略创建的细节。策略模式包含一组策略可选,客户端代码如何选择使用哪个策略,有两种确定方法:编译时静态确定和运行时动态确定。其中,“运行时动态确定”才是策略模式最典型的应用场景。除此之外,我们还可以通过策略模式来移除 if-else 分支判断。实际上,这得益于策略工厂类,更本质上点讲,是借助“查表法”,根据 type 查表替代根据 type 分支判断。

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