[Python設計模式] 第2章 商場收銀軟件——策略模式

github地址: https://github.com/cheesezh/python_design_patterns

題目

設計一個控制台程序, 模擬商場收銀軟件，根據客戶購買商品的單價和數量，計算總價。

基礎版本

price = float(input("輸入商品單價:"))
number = int(input("輸入商品數量:"))
total = (price * number)
print("當前總價: %.2f" % total)

輸入商品單價:40
輸入商品數量:9
當前總價: 360.00

點評

上述程序僅僅實現了基本功能，但是當商場有打折活動，例如八折，五折等，就不滿足需求了，折扣的方法還可能有滿減活動，例如滿300減100，滿500減200等。假設只有打折和滿減兩種促銷活動，那么這就很像上一章節的計算器，支持正常收費，打折活動和滿減活動三種計算方法，可以用簡單工廠方法實現。

改進版本1.0——簡單工廠模式

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class CashBase():
    """
    基礎類
    """
    __metaclass__ = ABCMeta
    
    def __init__(self):
        self.final_price = None
        
    @abstractmethod
    def accept_cash(self):
        pass

class CashNormal(CashBase):
    """
    正常收費
    """
    
    def accept_cash(self, money):
        self.final_price = money
        return self.final_price

class CashRebate(CashBase):
    """
    打折活動
    """
    def __init__(self, rebate):
        self.rebate = rebate
    
    def accept_cash(self, money):
        self.final_price = money * self.rebate
        return self.final_price

class CashReturn(CashBase):
    """
    滿減活動
    """
    def __init__(self, return_condition, return_money):
        self.return_condition = return_condition
        self.return_money = return_money
        
    def accept_cash(self, money):
        if money >= self.return_condition:
            self.final_price = money - self.return_money
        else:
            self.final_price = money
        return self.final_price

class CashFactory():
    """
    收費方式工廠類
    """
    # 類的變量，類似靜態變量，通過`類名.變量名`訪問
    cash_accepter_map = {
            "正常收費": CashNormal(),
            "滿300減100": CashReturn(300, 100),
            "打8折": CashRebate(0.8)
        }
    
    @staticmethod
    def createCashAccepter(cash_type):
        if cash_type in CashFactory.cash_accepter_map:
            return CashFactory.cash_accepter_map[cash_type]
        else:
            return None

客戶端代碼

price = float(input("輸入商品單價:"))
number = int(input("輸入商品數量:"))
cash_type_list = ["正常收費", "滿300減100", "打8折"]
for i in cash_type_list:
    print("{}:{}".format(cash_type_list.index(i)+1, i))
cash_type_index = int(input("選擇收費方式(1~3)"))

total = price * number
cash_accepter = CashFactory.createCashAccepter(cash_type_list[cash_type_index-1])
print("應收: %.2f" % total)
total = cash_accepter.accept_cash(total)
print("實收: %.2f" % total)

輸入商品單價:10
輸入商品數量:50
1:正常收費
2:滿300減100
3:打8折
選擇收費方式(1~3)3
應收: 500.00
實收: 400.00

點評

1. 如果同時支持打折和滿減，需要如何處理？
2. 簡單工廠模式主要解決對象的創建問題，無法解決對象經常改動的問題，例如折扣和滿減力度是經常變化的，不能每次改動都改代碼;
3. 算法經常改動, 需要用到策略模式；
4. 封裝變化點是面向對象的一種重要的思維方式。

策略模式

該模式定義了算法家族，分別封裝起來，讓它們之間可以互相替換，此模式讓算法的變化，不會影響到使用算法的客戶。

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class CashBase():
    """
    抽象策略:基礎類
    """
    __metaclass__ = ABCMeta
    
    def __init__(self):
        self.final_price = None
        
    @abstractmethod
    def accept_cash(self):
        pass

class CashNormal(CashBase):
    """
    具體策略:正常收費
    """
    
    def accept_cash(self, money):
        self.final_price = money
        return self.final_price

class CashRebate(CashBase):
    """
    具體策略:打折活動
    """
    def __init__(self, rebate):
        self.rebate = rebate
    
    def accept_cash(self, money):
        self.final_price = money * self.rebate
        return self.final_price

class CashReturn(CashBase):
    """
    具體策略:滿減活動
    """
    def __init__(self, return_condition, return_money):
        self.return_condition = return_condition
        self.return_money = return_money
        
    def accept_cash(self, money):
        if money >= self.return_condition:
            self.final_price = money - self.return_money
        else:
            self.final_price = money
        return self.final_price

class CashContext():
    """
    策略上下文類(基礎版本)，用具體策略類來配置，維護一個具體策略對象的引用
    """
    def __init__(self, cash_strategy):
        self.cash_strategy = cash_strategy
    
    def get_result(slef, money):
        return self.cash_strategy.accept_cash(money)        

點評

在CashContext類中，我們需要傳入一個具體策略類來進行配置，在商場收銀軟件這個場景中，那就是不同的收費策略，那么如何生成不同的收費策略對象呢？可以將策略模式和簡單工廠相結合。

class CashContext():
    """
    策略上下文類(改進版本)，用具體策略類來配置，維護一個具體策略對象的引用
    """
    # 類的變量，類似靜態變量，通過`類名.變量名`訪問
    cash_accepter_map = {
            "正常收費": CashNormal(),
            "滿300減100": CashReturn(300, 100),
            "打8折": CashRebate(0.8)
        }
    def __init__(self, cash_type):
        self.cash_strategy = CashContext.cash_accepter_map[cash_type]
    
    def get_result(self, money):
        return self.cash_strategy.accept_cash(money)   

客戶端代碼

price = float(input("輸入商品單價:"))
number = int(input("輸入商品數量:"))
cash_type_list = ["正常收費", "滿300減100", "打8折"]
for i in cash_type_list:
    print("{}:{}".format(cash_type_list.index(i)+1, i))
cash_type_index = int(input("選擇收費方式(1~3)"))

total = price * number
cash_context = CashContext(cash_type_list[cash_type_index-1])
print("應收: %.2f" % total)
total = cash_context.get_result(total)
print("實收: %.2f" % total)

輸入商品單價:10
輸入商品數量:10
1:正常收費
2:滿300減100
3:打8折
選擇收費方式(1~3)3
應收: 100.00
實收: 80.00

點評

策略模式+簡單工廠和僅用簡單工廠模式的區別在哪里呢？

簡單工廠
cash_accepter = CashFactory.createCashAccepter(cash_type_list[cash_type_index-1])
...
total = cash_accepter.accept_cash(total)

策略模式+簡單工廠
cash_context = CashContext(cash_type_list[cash_type_index-1])
...
total = cash_context.get_result(total)

• 簡單工廠需要讓客戶端認識兩個類，CashFactory和CashBase
• 策略模式+簡單工廠，客戶端只需要認識一個類，CashContext
• 客戶端實例化的是CashContext的對象，調用的是CashContext的get_result方法，這使得具體的收費策略徹底與客戶端分離，甚至連策略的基類CashBase都不需要客戶端認識。

策略模式解析

1. 策略模式是一種定義一系列算法的方法，從概念上來看，所有這些算法完成的都是相同的工作，只是實現不同，它可以以相同的方式調用素有的算法，減少了各種算法類與使用算法類之間的耦合[DPE]。
2. 策略模式的Strategy層次為Context定義了一系列的可供重用的算法或行為。繼承有助於析取出這些算法中的公共功能[DP]，例如計算費用的結果get_result。
3. 策略模式可以簡化單元測試，因為每個算法都有自己的類，可以用過自己的接口單獨測試[DPE]。
4. 策略模式是用來封裝算法的，但是實踐中，可以用它來封裝幾乎任何類型的規則，只要需要不同時間應用不同業務規則，就可以考慮使用策略模式處理這種變化的可能性[DPE]。

美中不足

在CashContext中用到了一個dict()型的類的變量cash_accepter_map保存各種算法策略，如果新增滿200減50的策略，那么還要更新cash_accepter_map，這顯得並不優雅，任何需要的變更都需要成本，但是成本的高低是有差異的，為了更加優雅，降低變更成本，可以使用反射技術，這一技術將在抽象工廠模式中介紹。