策略模式:让算法选择像点菜一样简单
什么是策略模式?
策略模式(Strategy Pattern) 是一种行为设计模式,它定义了一系列算法,并将每个算法封装起来,使它们可以相互替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户端。
简单来说:定义策略家族,让客户端自由选择。
现实世界类比
想象你去餐厅吃饭:
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策略接口:点菜这个行为
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具体策略:中餐、西餐、日料等不同菜系
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上下文:餐厅(提供点菜环境)
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客户端:你(根据心情选择今天吃什么)
模式结构
classDiagramclass Strategy {<<interface>>+executeStrategy() void}class ConcreteStrategyA {+executeStrategy() void}class ConcreteStrategyB {+executeStrategy() void}class Context {-strategy: Strategy+setStrategy(Strategy) void+execute() void}Strategy <|.. ConcreteStrategyAStrategy <|.. ConcreteStrategyBContext --> Strategy
代码示例:支付系统设计
问题场景
我们需要实现一个支付系统,支持多种支付方式(支付宝、微信、银行卡),并且未来可能添加新的支付方式。
传统实现(不推荐)
kotlin
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class PaymentService {fun pay(amount: Double, paymentType: String) {when (paymentType) {"alipay" -> {// 复杂的支付宝支付逻辑println("支付宝支付:$amount 元")// 几十行代码...}"wechat" -> {// 复杂的微信支付逻辑println("微信支付:$amount 元")// 几十行代码...}"bank" -> {// 复杂的银行卡支付逻辑println("银行卡支付:$amount 元")// 几十行代码...}else -> throw IllegalArgumentException("不支持的支付方式")}}
}// 使用示例
val service = PaymentService()
service.pay(100.0, "alipay") // 添加新支付方式需要修改这个类!
问题分析:
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❌ 违反开闭原则:添加新支付方式需要修改现有代码
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❌ 职责过重:一个类包含所有支付逻辑
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❌ 难以测试:支付逻辑耦合在一起
策略模式实现(推荐)
1. 定义策略接口
kotlin
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interface PaymentStrategy {fun pay(amount: Double): Booleanfun getStrategyName(): String
}
2. 实现具体策略
kotlin
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// 支付宝支付策略
class AlipayStrategy : PaymentStrategy {override fun pay(amount: Double): Boolean {println("调用支付宝API,支付金额:$amount 元")// 实际的支付宝支付逻辑return true // 支付成功}override fun getStrategyName() = "支付宝"
}// 微信支付策略
class WechatPayStrategy : PaymentStrategy {override fun pay(amount: Double): Boolean {println("调用微信支付API,支付金额:$amount 元")// 实际的微信支付逻辑return true}override fun getStrategyName() = "微信支付"
}// 银行卡支付策略
class BankCardStrategy : PaymentStrategy {override fun pay(amount: Double): Boolean {println("调用银联API,支付金额:$amount 元")// 实际的银行卡支付逻辑return true}override fun getStrategyName() = "银行卡"
}
3. 支付上下文
kotlin
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class PaymentContext {private var strategy: PaymentStrategy? = nullfun setPaymentStrategy(strategy: PaymentStrategy) {this.strategy = strategyprintln("支付方式切换为:${strategy.getStrategyName()}")}fun executePayment(amount: Double): Boolean {return strategy?.pay(amount) ?: throw IllegalStateException("请先设置支付策略")}fun getCurrentStrategy() = strategy?.getStrategyName() ?: "未设置"
}
4. 客户端使用
kotlin
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fun main() {val context = PaymentContext()// 用户选择支付宝支付context.setPaymentStrategy(AlipayStrategy())context.executePayment(100.0)// 用户切换为微信支付context.setPaymentStrategy(WechatPayStrategy())context.executePayment(200.0)// 动态根据条件选择策略val userPreference = getUserPaymentPreference() // 模拟获取用户偏好val strategy = when (userPreference) {"alipay" -> AlipayStrategy()"wechat" -> WechatPayStrategy()"bank" -> BankCardStrategy()else -> AlipayStrategy() // 默认策略}context.setPaymentStrategy(strategy)context.executePayment(150.0)
}fun getUserPaymentPreference() = "wechat" // 模拟数据
更复杂的实战案例:折扣策略系统
业务需求
电商平台需要支持多种折扣策略:
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普通折扣(固定比例)
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满减折扣(满100减20)
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会员折扣(根据会员等级)
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季节性折扣(特定时间段)
策略模式实现
kotlin
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// 折扣策略接口
interface DiscountStrategy {fun calculateDiscount(originalPrice: Double): Doublefun getStrategyDescription(): String
}// 具体策略实现
class PercentageDiscountStrategy(private val discountRate: Double) : DiscountStrategy {override fun calculateDiscount(originalPrice: Double): Double {return originalPrice * discountRate}override fun getStrategyDescription() = "${(discountRate * 100)}% 折扣"
}class FullReductionStrategy(private val fullAmount: Double, private val reduction: Double) : DiscountStrategy {override fun calculateDiscount(originalPrice: Double): Double {return if (originalPrice >= fullAmount) reduction else 0.0}override fun getStrategyDescription() = "满 $fullAmount 减 $reduction"
}class MemberDiscountStrategy(private val memberLevel: String) : DiscountStrategy {private val discountRates = mapOf("gold" to 0.8, // 金卡8折"silver" to 0.9, // 银卡9折"normal" to 0.95 // 普通卡95折)override fun calculateDiscount(originalPrice: Double): Double {val rate = discountRates[memberLevel] ?: 1.0return originalPrice * (1 - rate)}override fun getStrategyDescription() = "${memberLevel}会员折扣"
}// 折扣上下文
class DiscountContext {private var strategy: DiscountStrategy = PercentageDiscountStrategy(1.0) // 默认无折扣fun setDiscountStrategy(strategy: DiscountStrategy) {this.strategy = strategy}fun calculateFinalPrice(originalPrice: Double): Double {val discount = strategy.calculateDiscount(originalPrice)val finalPrice = originalPrice - discountprintln("原价:$originalPrice")println("折扣策略:${strategy.getStrategyDescription()}")println("折扣金额:$discount")println("最终价格:$finalPrice")println("---")return finalPrice}
}// 使用示例
fun main() {val context = DiscountContext()val originalPrice = 200.0// 测试不同折扣策略context.setDiscountStrategy(PercentageDiscountStrategy(0.8)) // 8折context.calculateFinalPrice(originalPrice)context.setDiscountStrategy(FullReductionStrategy(100.0, 20.0)) // 满100减20context.calculateFinalPrice(originalPrice)context.setDiscountStrategy(MemberDiscountStrategy("gold")) // 金卡会员context.calculateFinalPrice(originalPrice)
}
策略模式的优点
✅ 开闭原则
添加新策略无需修改现有代码:
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// 新增一个节日折扣策略
class FestivalDiscountStrategy : DiscountStrategy {override fun calculateDiscount(originalPrice: Double): Double {return originalPrice * 0.7 // 节日7折}override fun getStrategyDescription() = "节日特惠折扣"
}// 使用新策略(无需修改现有代码)
context.setDiscountStrategy(FestivalDiscountStrategy())
✅ 消除条件判断
用多态替代复杂的条件语句,代码更清晰。
✅ 易于测试
每个策略可以独立测试:
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@Test
fun testPercentageDiscount() {val strategy = PercentageDiscountStrategy(0.8)assertEquals(80.0, strategy.calculateDiscount(100.0))
}
✅ 算法复用
策略可以在不同上下文中复用。
适用场景
🎯 推荐使用策略模式的情况:
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多种算法变体:一个功能有多个实现版本
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避免条件爆炸:复杂的if-else或switch-case语句
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算法需要独立变化:不同算法可能独立演化和替换
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客户端需要灵活选择:运行时动态切换算法
🚫 不适用的情况:
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算法很少变化:如果算法基本固定,过度设计反而复杂
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客户端直接调用简单算法:如果算法很简单,直接调用即可
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算法间差异很小:如果算法基本相同,用参数控制更简单
与其他模式的关系
🔄 策略模式 vs 状态模式
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策略模式:客户端主动选择算法
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状态模式:状态自动转换,客户端不感知状态变化
🔄 策略模式 vs 工厂模式
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策略模式:关注算法的选择和替换
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工厂模式:关注对象的创建和初始化
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经常结合使用:工厂创建策略对象
Kotlin 的优化实现
利用 Kotlin 的语言特性,可以写出更简洁的策略模式:
使用函数类型
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typealias DiscountStrategy = (Double) -> Doubleval percentageDiscount: DiscountStrategy = { price -> price * 0.8 }
val fullReductionDiscount: DiscountStrategy = { price -> if (price > 100) price - 20 else price }class DiscountCalculator(private var strategy: DiscountStrategy = { it }) {fun setStrategy(newStrategy: DiscountStrategy) {strategy = newStrategy}fun calculate(price: Double) = strategy(price)
}// 使用
val calculator = DiscountCalculator(percentageDiscount)
println(calculator.calculate(100.0)) // 80.0
使用密封类
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sealed class DiscountStrategy {object NoDiscount : DiscountStrategy()data class Percentage(val rate: Double) : DiscountStrategy()data class FullReduction(val full: Double, val reduction: Double) : DiscountStrategy()fun calculate(price: Double): Double = when (this) {is NoDiscount -> priceis Percentage -> price * rateis FullReduction -> if (price >= full) price - reduction else price}
}
总结
策略模式是应对算法变化的利器,它通过"封装变化"让系统更灵活。记住策略模式的核心思想:
找出代码中可能变化的部分,把它抽离出来,封装成可互换的策略。
在实际项目中,当您发现复杂的条件判断或经常需要添加新的算法变体时,就是使用策略模式的最佳时机。