18.4　策略模式的扩展 · 设计模式之禅（第2版）

18.4 策略模式的扩展先给出一道小学的题目：输入3个参数，进行加减法运算，参数中两个是int型的，剩下的一个参数是String型的，只有“+”、“-”两个符号可以选择，不要考虑什么复杂的校验，我们做的是白箱测试，输入的就是标准的int类型和合规的String类型，各位大侠，想想看，怎么做，简单得很！有非常多的实现方式，我今天来说四种。先说第一种，写一个类，然后进行加减法运算，类图也不用画了，太简单了，如代码清单18-11所示。代码清单18-11 最直接的加减法 public class Calculator { //加符号 private final static String ADD_SYMBOL = "+"; //减符号 private final static String SUB_SYMBOL = "-"; public int exec(int a,int b,String symbol){ int result =0; if(symbol.equals(ADD_SYMBOL)){ result = this.add(a, b); }else if(symbol.equals(SUB_SYMBOL)){ result = this.sub(a, b); } return result; } //加法运算 private int add(int a,int b){ return a+b; } //减法运算 private int sub(int a,int b){ return a-b; } } 算法太简单了，每个程序员都会写。再写一个场景类如18-12所示。代码清单18-12 场景类 public class Client { public static void main(String[] args) { //输入的两个参数是数字 int a = Integer.parseInt(args[0]); String symbol = args[1]; //符号 int b = Integer.parseInt(args[2]); System.out.println("输入的参数为："+Arrays.toString(args)); //生成一个运算器 Calculator cal = new Calculator(); System.out.println("运行结果为："+a + symbol + b + "=" + cal.exec(a, b, symbol)); } } 输入3个参数，分别是100 + 200，运行结果如下所示：输入的参数为：[100, +, 200] 运行结果为：100+200=300 这个方案是非常简单的，能够解决问题，我相信这是大家最容易想到的方案，我们不评论这个方案的优劣，等把四个方案全部讲完了，你自己就会发现孰优孰劣。我们再来看第二个方案，Calculator类太嗦了，简化算法如代码清单18-13所示。代码清单18-13 简化算法 public class Calculator { //加符号 private final static String ADD_SYMBOL = "+"; //减符号 private final static String SUB_SYMBOL = "-"; public int exec(int a,int b,String symbol){ return symbol.equals(ADD_SYMBOL)?a+b:a-b; } } 这也非常简单，就是一个三目运算符，确实简化了很多。有缺陷先别管，我们主要讲设计，你在实际项目应用中要处理该程序中的缺陷。该方案的场景类与方案一相同，如代码清单18-12所示，运行结果也相同，不再赘述。我们再来思考第三个方案，本章介绍策略模式，那把策略模式应用到该需求是不是很合适啊？是的，非常合适！加减法就是一个具体的策略，非常简单，省略类图，直接看源码，我们先来看抽象策略，定义每个策略必须实现的方法，如代码清单18-14所示。代码清单18-14 引入策略模式 interface Calculator { public int exec(int a,int b); } 抽象策略定义了一个唯一的方法来执行运算。至于具体执行的是加法还是减法，运算时由上下文角色决定。我们再来看两个具体的策略，如代码清单18-15所示。代码清单18-15 具体策略 public class Add implements Calculator { //加法运算 public int exec(int a, int b) { return a+b; } } public class Sub implements Calculator { //减法运算 public int exec(int a, int b) { return a-b; } } 封装角色的责任是保证策略时可以相互替换，如代码清单18-15所示。代码清单18-16 上下文 public class Context { private Calculator cal = null; public Context(Calculator _cal){ this.cal = _cal; } public int exec(int a,int b,String symbol){ return this.cal.exec(a, b); } } 代码都非常简单，该部分就不再增加注释信息了。上下文类负责把策略封装起来，具体怎么自由地切换策略则是由高层模块负责声明的，如代码清单18-17所示。代码清单18-17 场景类 public class Client { //加符号 public final static String ADD_SYMBOL = "+"; //减符号 public final static String SUB_SYMBOL = "-"; public static void main(String[] args) { //输入的两个参数是数字 int a = Integer.parseInt(args[0]); String symbol = args[1]; //符号 int b = Integer.parseInt(args[2]); System.out.println("输入的参数为："+Arrays.toString(args)); //上下文 Context context = null; //判断初始化哪一个策略 if(symbol.equals(ADD_SYMBOL)){ context = new Context(new Add()); }else if(symbol.equals(SUB_SYMBOL)){ context = new Context(new Sub()); } System.out.println("运行结果为："+a+symbol+b+"="+context.exec(a,b,symbol)); } } 运行结果与方案一相同。我们想想看，在该策略模式的一个具体应用中，我们使用Context准备了一组算法（加法和减法），并封装了起来，具体使用哪一个策略（加法还是减法）则由上层模块声明，这样扩展性非常好。现在只剩最后一个方案了，一般最后出场的都是重量级的人物，压场嘛！那就请出我们最后一个重量级角色，音乐响起，一个黑影站定舞台中央，所有灯光突然聚焦，主角缓缓抬起头，它就是——策略枚举！我们来看看其真实实力，如代码清单18-18所示。代码清单18-18 策略枚举 public enum Calculator { //加法运算 ADD("+"){ public int exec(int a,int b){ return a+b; } }, //减法运算 SUB("-"){ public int exec(int a,int b){ return a - b; } }; String value = ""; //定义成员值类型 private Calculator(String _value){ this.value = _value; } //获得枚举成员的值 public String getValue(){ return this.value; } //声明一个抽象函数 public abstract int exec(int a,int b); } 先想一想它的名字，为什么叫做策略枚举？枚举没有问题，它就是一个Enum类型，那为什么又叫做策略呢？找找看能不能找到策略的影子在里面？是的，我们定义了一个抽象的方法exec，然后在每个枚举成员中进行了实现，如果不实现会怎么样呢？你试试看看，不实现该方法就不能编译，现在是不是清楚了？把原有定义在抽象策略中的方法移植到枚举中，每个枚举成员就成为一个具体策略。简单吧，总结一下，策略枚举定义如下： ● 它是一个枚举。 ● 它是一个浓缩了的策略模式的枚举。当然，读者可能要反思了，我使用内置类也可以实现相同的功能，写一个Context类，然后把抽象策略、具体策略都内置进去，不就可以解决问题了，是的，可以解决，但是扩展性如何？可读性如何？代码是让人读的，然后才是让机器执行，别把顺序搞反了！我们继续完善方案四，场景类稍有改动，如代码清单18-19所示。代码清单18-19 场景类 public class Client { public static void main(String[] args) { //输入的两个参数是数字 int a = Integer.parseInt(args[0]); String symbol = args[1]; //符号 int b = Integer.parseInt(args[2]); System.out.println("输入的参数为："+Arrays.toString(args)); System.out.println("运行结果为："+a+symbol+b+"="+Calculator.ADD.exec(a,b)); } } 运行结果与方案一相同。看这个场景类，代码量非常少，而且还有一个显著的优点：真实地面向对象，看看这条语句： Calculator.ADD.exec(a, b) 是不是类似于“拿出计算器（Calculator），对a和b进行加法运算（ADD），并立刻执行(exec)”，这与我们日常接触逻辑是不是非常相似，这也正是我们架构师要担当的职责！注意　策略枚举是一个非常优秀和方便的模式，但是它受枚举类型的限制，每个枚举项都是public、final、static的，扩展性受到了一定的约束，因此在系统开发中，策略枚举一般担当不经常发生变化的角色。