封装变化与面向接口编程

摘要：在使用Java的集合框架中，经常需要通过构造方法传入一个比较器Comparator或者创建比较器传入Collections的静态方法中作为方法参数，进行比较排序等，这其实就是策略模式的应用。策略模式是封装变化和面向接口编程两个基本的面向对象设计思想具体应用，其用意是针对一组算法，将每个算法封装到具有共同接口的独立的类中，从而使得它们可以灵活替换，使得程序具有更好的可扩展性和可维护性。策略模式的核心就在于：策略算法是相同行为的不同实现。

一. 引子

在Java的集合框架中，经常需要通过构造方法传入一个比较器Comparator，或者创建比较器传入Collections的静态方法中作为方法参数，进行比较排序等，这其实就是策略模式的应用。例如，在数组工具类 Arrays 存在一个这样的方法：

public static void sort(T[] a, Comparator super T> c)

该方法旨在根据指定比较器对指定对象数组进行排序。我们知道，程序设计的基本目标是：将保持不变的事物与会发生改变的事物相分离（封装变化）。在这里，不变的是通用的排序算法，变化的是各种对象相互比较的方式。因此，JDK不是将进行比较的代码编写成不同的子程序，而是借用策略模式进行处理。通过使用策略可以将“会发生变化的代码”封装在单独的类中(策略对象)，你可以将不同的策略对象总是传递给相同的代码，这些代码将使用策略来完成其算法。

二. 定义与结构

策略模式属于对象的行为模式，其用意是针对一组算法，将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中，从而使得它们可以相互替换。策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。

1、定义

定义 :定义一组算法，将每个算法都封装起来，并且使它们之间可以互换。

策略模式体现的两个基本的面向对象设计思想:封装变化 和 面向接口编程。

2、结构

策略模式主要包含三个角色，即 抽象策略角色 、具体策略角色 以及 环境角色，如下图所示：

抽象策略角色：抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现，此角色给出所有的具体策略类所需的接口；

具体策略角色：包装了相关的算法和行为；

环境角色：持有一个Strategy的引用。

三. 策略模式的实现

环境角色类

// 客户端 public class Context { //持有一个具体策略的对象 private Strategy strategy; /** * 构造函数，传入一个具体策略对象 * @param strategy 具体策略对象 */ public Context(Strategy strategy){ this.strategy = strategy; } /** * 策略方法 */ public void contextInterface(){ strategy.strategyInterface(); } }

抽象策略类

// 抽象策略 public interface Strategy { /** * 策略方法 */ public void strategyInterface(); }

具体策略类

// 具体策略 A public class ConcreteStrategyA implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相关的业务 } } // 具体策略 B public class ConcreteStrategyB implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相关的业务 } } // 具体策略 C public class ConcreteStrategyC implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相关的业务 } } 四. 总结

1、策略模式的特征

策略模式的重心 : 策略模式的重心不是如何实现算法，而是如何组织、调用这些算法，从而让程序结构更灵活，具有更好的维护性和扩展性；

算法的平等性 : 策略模式一个很大的特点就是各个策略算法的平等性。对于一系列具体的策略算法，大家的地位是完全一样的，正因为这个平等性，才能实现算法之间可以相互替换。所有的策略算法在实现上也是相互独立的，相互之间是没有依赖的。所以，可以这样描述这一系列策略算法：策略算法是相同行为的不同实现；

运行时策略的唯一性 : 运行期间，策略模式在每一个时刻只能使用一个具体的策略实现对象，虽然可以动态地在不同的策略实现中切换，但是同时只能使用一个；

公有的行为 : 经常见到的是，所有的具体策略类都有一些公有的行为。这时候，就应当把这些公有的行为放到共同的抽象策略角色 Strategy 类里面。当然这时候抽象策略角色必须要用Java抽象类实现，而不能使用接口（Java 1.8 以后允许接口中有默认方法）。

2、策略模式的优点

(1). 策略模式提供了管理相关的算法族的办法，策略类的等级结构定义了一个算法或行为族。恰当使用继承可以把公共的代码移到父类里面，从而避免代码重复。

(2). 使用策略模式可以避免使用多重条件(if-else)语句。多重条件语句不易维护，它把采取哪一种算法或采取哪一种行为的逻辑与算法或行为的逻辑混合在一起，统统列在一个多重条件语句里面，比使用继承的办法还要原始和落后。

3、策略模式的缺点

(1). 客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略类。这就意味着客户端必须了解这些算法的区别，以便适时选择恰当的算法类。换言之，策略模式只适用于客户端知道算法或行为的情况。

(2). 由于策略模式把每个具体的策略实现都单独封装成为类，如果备选的策略很多的话，那么对象的数目就会很可观。