C++設計模式——策略模式

策略模式

在GOF的《設計模式:可復用面向對象軟件的基礎》一書中對策略模式是這樣說的：定義一系列的算法，把它們一個個封裝起來，並且使它們可相互替換。該模式使得算法可獨立於使用它的客戶而變化。

策略模式為了適應不同的需求，只把變化點封裝了，這個變化點就是實現不同需求的算法，但是，用戶需要知道各種算法的具體情況。就像上面的加班工資，不同的加班情況，有不同的算法。我們不能在程序中將計算工資的算法進行硬編碼，而是能自由的變化的。這就是策略模式。

 

UML類圖

Strategy：定義所有支持的算法的公共接口。Context使用這個接口來調用某ConcreteStrategy定義的算法；
ConcreteStrategy：實現Strategy接口的具體算法；
Context：使用一個ConcreteStrategy對象來配置；維護一個對Stategy對象的引用，同時，可以定義一個接口來讓Stategy訪問它的數據。

 

使用場合

當存在以下情況時使用Strategy模式：

1. 許多相關的類僅僅是行為有異。“策略”提供了一種用多個行為中的一個行為來配置一個類的方法；
2. 需要使用一個算法的不同變體；
3. 算法使用客戶不應該知道的數據。可使用策略模式以避免暴露復雜的、與算法相關的數據結構；
4. 一個類定義了多種行為，並且這些行為在這個類的操作中以多個條件語句的形式出現。將相關的條件分支移入它們各自的Strategy類中以替代這些條件語句。（是不是和狀態模式有點一樣哦？）

 

代碼實現

首先實現最單純的策略模式，代碼如下：

#include <iostream>
using namespace std;

// The abstract strategy
class Strategy
{
public:
     virtual void AlgorithmInterface() = 0;
};

class ConcreteStrategyA : public Strategy
{
public:
     void AlgorithmInterface()
     {
          cout<<"I am from ConcreteStrategyA."<<endl;
     }
};

class ConcreteStrategyB : public Strategy
{
public:
     void AlgorithmInterface()
     {
          cout<<"I am from ConcreteStrategyB."<<endl;
     }
};

class ConcreteStrategyC : public Strategy
{
public:
     void AlgorithmInterface()
     {
          cout<<"I am from ConcreteStrategyC."<<endl;
     }
};

class Context
{
public:
     Context(Strategy *pStrategyArg) : pStrategy(pStrategyArg)
     {
     }
     void ContextInterface()
     {
          pStrategy->AlgorithmInterface();
     }
private:
     Strategy *pStrategy;
};

int main()
{
     // Create the Strategy
     Strategy *pStrategyA = new ConcreteStrategyA;
     Strategy *pStrategyB = new ConcreteStrategyB;
     Strategy *pStrategyC = new ConcreteStrategyC;
     Context *pContextA = new Context(pStrategyA);
     Context *pContextB = new Context(pStrategyB);
     Context *pContextC = new Context(pStrategyC);
     pContextA->ContextInterface();
     pContextB->ContextInterface();
     pContextC->ContextInterface();

     if (pStrategyA) delete pStrategyA;
     if (pStrategyB) delete pStrategyB;
     if (pStrategyC) delete pStrategyC;

     if (pContextA) delete pContextA;
     if (pContextB) delete pContextB;
     if (pContextC) delete pContextC;
}

在實際操作的過程中，我們會發現，在main函數中，也就是在客戶端使用策略模式時，會創建非常多的Strategy，而這樣就莫名的增加了客戶端的壓力，讓客戶端的復雜度陡然增加了。那么，我們就可以借鑒簡單工廠模式，使策略模式和簡單工廠模式相結合，從而減輕客戶端的壓力，代碼實現如下：

#include <iostream>
using namespace std;

// Define the strategy type
typedef enum StrategyType
{
    StrategyA,
    StrategyB,
    StrategyC
}STRATEGYTYPE;

// The abstract strategy
class Strategy
{
public:
    virtual void AlgorithmInterface() = 0;
    virtual ~Strategy() = 0; // 謝謝hellowei提出的bug，具體可以參見評論
};

Strategy::~Strategy()
{}

class ConcreteStrategyA : public Strategy
{
public:
    void AlgorithmInterface()
    {
        cout << "I am from ConcreteStrategyA." << endl;
    }

    ~ConcreteStrategyA(){}
};

class ConcreteStrategyB : public Strategy
{
public:
    void AlgorithmInterface()
    {
        cout << "I am from ConcreteStrategyB." << endl;
    }

    ~ConcreteStrategyB(){}
};

class ConcreteStrategyC : public Strategy
{
public:
    void AlgorithmInterface()
    {
        cout << "I am from ConcreteStrategyC." << endl;
    }

    ~ConcreteStrategyC(){}
};

class Context
{
public:
    Context(STRATEGYTYPE strategyType)
    {
        switch (strategyType)
        {
        case StrategyA:
            pStrategy = new ConcreteStrategyA;
            break;

        case StrategyB:
            pStrategy = new ConcreteStrategyB;
            break;

        case StrategyC:
            pStrategy = new ConcreteStrategyC;
            break;

        default:
            break;
        }
    }

    ~Context()
    {
        if (pStrategy) delete pStrategy;
    }

    void ContextInterface()
    {
        if (pStrategy)
            pStrategy->AlgorithmInterface();
    }

private:
    Strategy *pStrategy;
};

int main()
{
    Context *pContext = new Context(StrategyA);
    pContext->ContextInterface();

    if (pContext) delete pContext;
}

在上面這個代碼中，其實，我們可能看到的更多的是簡單工廠模式的應用，我們將策略模式將簡單工廠模式結合在了一起，讓客戶端使用起來更輕松。

 

總結

策略模式和狀態模式，是大同小異的；狀態模式講究的是狀態的變化，和不同狀態下，執行的不同行為；而策略模式側重於同一個動作，實現該行為的算法的不同，不同的策略封裝了不同的算法。策略模式適用於實現某一功能，而實現該功能的算法是經常改變的情況。在實際工作中，遇到了實際的場景，可能會有更深的體會。比如，我們做某一個系統，該系統可以適用於各種數據庫，我們都知道，連接某一種數據庫的方式是不一樣的，也可以說，連接數據庫的“算法”都是不一樣的。這樣，我們就可以使用策略模式來實現不同的連接數據庫的策略，從而實現數據庫的動態變換。