设计模式最佳实践探索—策略模式

根据不同的应用场景与意图，设计模式主要分为创建型模式、结构型模式和行为型模式三类。本文主要探索行为型模式中的策略模式如何更好地应用于实践中。

前言

在软件开发的过程中，需求的多变性几乎是不可避免的，而作为一名服务端开发人员，我们所设计的程序应尽可能支持从威廉希尔官方网站 侧能够快速、稳健且低成本地响应纷繁多变的业务需求，从而推进业务小步快跑、快速迭代。设计模式正是前辈们针对不同场景下不同类型的问题，所沉淀下来的一套程序设计思想与解决方案，用来提高代码可复用性、可维护性、可读性、稳健性以及安全性等。下面是设计模式的祖师爷GoF（Gang of Four，四人帮）的合影，感受一下大佬的气质～

灵活应用设计模式不仅可以使程序本身具有更好的健壮性、易修改性和可扩展性，同时它使得编程变得工程化，对于多人协作的大型项目，能够降低维护成本、提升多人协作效率。根据不同的应用场景与意图，设计模式主要分为三类，分别为创建型模式、结构型模式和行为型模式。本文主要探索行为型模式中的策略模式如何更好地应用于实践中。

使用场景

策略模式属于对象的行为模式，其用意是针对一组可替换的算法，将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中，使得算法可以在不影响到客户端（算法的调用方）的情况下发生变化，使用策略模式可以将算法的定义与使用隔离开来，保证类的单一职责原则，使得程序整体符合开闭原则。

以手淘中商详页的店铺卡片为例，店铺卡片主要包含店铺名称、店铺logo、店铺类型以及店铺等级等信息，其中不同店铺类型的店铺等级计算逻辑是不同的，为了获取店铺等级，可以采用如下所示代码：

 if (Objects.equals("淘宝", shopType)) {
   // 淘宝店铺等级计算逻辑
   // return 店铺等级；
 } else if (Objects.equals("天猫", shopType)) {
   // 天猫店铺等级计算逻辑
   // return 店铺等级
 } else if (Objects.equals("淘特", shopType)) {
   // 淘特店铺等级计算逻辑
   // return 店铺等级
 } else {
   //  ...
 }

这样一来，程序便具有了良好的可扩展性与易修改性，若想增加一种新的店铺等级计算逻辑，则可将其对应的等级计算逻辑单独封装成ShopRankHandler接口的实现类即可，同样的，若想对其中一种策略的实现进行更改，在相应的实现类中进行更改即可，而不用侵入原有代码中去开发。

最佳实践探索

本节仍以店铺等级的处理逻辑为例，探索策略模式的最佳实践。当使用策略模式的时候，会将一系列算法用具有相同接口的策略类封装起来，客户端想调用某一具体算法，则可分为两个步骤：1、某一具体策略类对象的获取；2、调用策略类中封装的算法。比如客户端接受到的店铺类型为“天猫”，则首先需要获取TmShopRankHandleImpl类对象，然后调用其中的算法进行天猫店铺等级的计算。在上述两个步骤中，步骤2是依赖于步骤1的，当步骤1完成之后，步骤2也随之完成，因此上述步骤1成为整个策略模式中的关键。

下面列举几种策略模式的实现方式，其区别主要在于具体策略类对象获取的方式不同，对其优缺点进行分析，并探索其最佳实践。

▐暴力法

店铺等级计算策略接口

public interface ShopRankHandler {
    /**
    * 计算店铺等级
    * @return 店铺等级
    */
    
    public String calculate();
}

各类型店铺等级计算策略实现类

淘宝店

public class TbShopRankHandleImpl implements ShopRankHandler{
    @Override
    public String calculate() {
        // 具体计算逻辑
        return rank;
    }
}

天猫店

public class TmShopRankHandleImpl implements ShopRankHandler{
    @Override
    public String calculate() {
        // 具体计算逻辑
        return rank;
    }
}

淘特店

public class TtShopRankHandleImpl implements ShopRankHandler{
    @Override
    public String calculate() {
        // 具体计算逻辑
        return rank;
    }
}

客户端调用

// 根据参数调用对应的算法计算店铺等级
public String acqurireShopRank(String shopType) {
    String rank = StringUtil.EMPTY_STRING;
    if (Objects.equals("淘宝", shopType)) {
        // 获取淘宝店铺等级计算策略类
        ShopRankHandler shopRankHandler = new TbShopRankHandleImpl();
        // 计算店铺等级
        rank = shopRankHandler.calculate();
    } else if (Objects.equals("天猫", shopType)) {
        // 获取天猫店铺等级计算策略类
        ShopRankHandler shopRankHandler = new TmShopRankHandleImpl();
        // 计算店铺等级
        rank = shopRankHandler.calculate();
    } else if (Objects.equals("淘特", shopType)) {
        // 获取淘特店铺等级计算策略类
        ShopRankHandler shopRankHandler = new TtShopRankHandleImpl();
        // 计算店铺等级
        rank = shopRankHandler.calculate();
    } else {
        //  ...
    }
    return rank;
}

效果

至此，当我们需要新增策略类时，需要做的改动如下：

新建策略类并实现策略接口

改动客户端的if else分支

优点

将店铺等级计算逻辑单独进行封装，使其与程序其他逻辑解耦，具有良好的扩展性。

实现简单，易于理解。

缺点

客户端与策略类仍存在耦合，当需要增加一种新类型店铺时，除了需要增加新的店铺等级计算策略类，客户端需要改动if else分支，不符合开闭原则。

▐第一次迭代（枚举+简单工厂）

有没有什么方法能使客户端与具体的策略实现类彻底进行解耦，使得客户端对策略类的扩展实现“零”感知？在互联网领域，没有什么问题是加一层解决不了的，我们可以在客户端与众多的策略类之间加入工厂来进行隔离，使得客户端只依赖工厂，而具体的策略类由工厂负责产生，使得客户端与策略类解耦，具体实现如下所示：

枚举类

public enum ShopTypeEnum {
    TAOBAO("A","淘宝"),
    TMALL("B", "天猫"),
    TAOTE("C", "淘特");
    
    @Getter
    private String type;
    @Getter
    private String desc;
    ShopTypeEnum(String type, String des) {
        this.type = type;
        this.desc = des;
    }
}

店铺等级计算接口

public interface ShopRankHandler {
    /**
    * 计算店铺等级
    * @return 店铺等级
    */
    
    String calculate();
}

各类型店铺等级计算策略实现类

淘宝店

public class TbShopRankHandleImpl implements ShopRankHandler{   
    @Override
    public String calculate() {
        // 具体计算逻辑
        return rank;
    }
}

天猫店

public class TmShopRankHandleImpl implements ShopRankHandler{
    @Override
    public String calculate() {
        // 具体计算逻辑
        return rank;
    }
}

淘特店

public class TtShopRankHandleImpl implements ShopRankHandler{
    @Override
    public String calculate() {
        // 具体计算逻辑
        return rank;
    }
}

策略工厂类

@Component
public class ShopRankHandlerFactory {
    
    // 初始化策略beans
    private static final Map GET_SHOP_RANK_STRATEGY_MAP = ImmutableMap.builder()
        .put(ShopTypeEnum.TAOBAO.getType(), new TbShopRankHandleImpl())
        .put(ShopTypeEnum.TMALL.getType(), new TmShopRankHandleImpl())
        .put(ShopTypeEnum.TAOTE.getType(), new TtShopRankHandleImpl())
        ;


    /**
     * 根据店铺类型获取对应的获取店铺卡片实现类
     *
     * @param shopType 店铺类型
     * @return 店铺类型对应的获取店铺卡片实现类
     */
    public ShopRankHandler getStrategy(String shopType) {
        return GET_SHOP_RANK_STRATEGY_MAP.get(shopType);
    }


}

客户端调用

@Resource
ShopRankHandlerFactory shopRankHandlerFactory;
// 根据参数调用对应的算法计算店铺等级
public String acqurireShopRank(String shopType) {
    ShopRankHandler shopRankHandler = shopRankHandlerFactory.getStrategy(shopType);
    return Optional.ofNullable(shopRankHandler)
        .map(shopRankHandle -> shopRankHandle.calculate())
        .orElse(StringUtil.EMPTY_STRING);
}

效果

至此，当我们需要新增策略类时，需要做的改动如下：

新建策略类并实现策略接口

增加枚举类型

工厂类中初始化时增加新的策略类

相比上一种方式，策略类与客户端进行解耦，无需更改客户端的代码。

优点

将客户端与策略类进行解耦，客户端只面向策略接口进行编程，对具体策略类的变化（更改、增删）完全无感知，符合开闭原则。

缺点

需要引入额外的工厂类，使系统结构变得复杂。

当新加入策略类时，工厂类中初始化策略的部分仍然需要改动。

▐第二次迭代（利用Spring框架初始化策略beans）

在枚举+简单工厂实现的方式中，利用简单工厂将客户端与具体的策略类实现进行了解耦，但工厂类中初始化策略beans的部分仍然与具体策略类存在耦合，为了进一步解耦，我们可以利用Spring框架中的InitializingBean接口与ApplicationContextAware接口来实现策略beans的自动装配。InitializingBean接口中的afterPropertiesSet()方法在类的实例化过程当中执行，也就是说，当客户端完成注入ShopRankHandlerFactory工厂类实例的时候，afterPropertiesSet()也已经执行完成。因此我们可以通过重写afterPropertiesSet()方法，在其中利用getBeansOfType()方法来获取到策略接口的所有实现类，并存于Map容器之中，达到工厂类与具体的策略类解耦的目的。相比于上一种实现方式，需要改动的代码如下：

店铺等级计算接口

public interface ShopRankHandler {
    /**
    * 获取店铺类型的方法，接口的实现类需要根据各自的枚举类型来实现，后面就不贴出实现类的代码
    * @return 店铺等级
    */
    String getType();
    /**
    * 计算店铺等级
    * @return 店铺等级
    */
    String calculate();
}

策略工厂类

@Component
public class ShopRankHandlerFactory implements InitializingBean, ApplicationContextAware {


    private ApplicationContext applicationContext;
    /**
     * 策略实例容器
     */
    private Map GET_SHOP_RANK_STRATEGY_MAP;


    /**
     * 根据店铺类型获取对应的获取店铺卡片实现类
     *
     * @param shopType 店铺类型
     * @return 店铺类型对应的获取店铺卡片实现类
     */
    public ShopRankHandler getStrategy(String shopType) {
        return GET_SHOP_RANK_STRATEGY_MAP.get(shopType);
    }


    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        Map beansOfType = applicationContext.getBeansOfType(ShopRankHandler.class);


        GET_SHOP_RANK_STRATEGY_MAP = Optional.ofNullable(beansOfType)
                            .map(beansOfTypeMap -> beansOfTypeMap.values().stream()
                                    .filter(shopRankHandle -> StringUtils.isNotEmpty(shopRankHandle.getType()))
                                    .collect(Collectors.toMap(ShopRankHandler::getType, Function.identity())))
                            .orElse(new HashMap<>(8));
    }


    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }


}

效果

至此，当我们需要新增策略类时，需要做的改动如下：

新建策略类并实现策略接口

增加枚举类型

相比于上一种方式，可以省略工厂类在初始化策略beans时要增加新的策略类这一步骤。

优点

借助Spring框架完成策略beans的自动装配，使得策略工厂类与具体的策略类进一步解耦。

缺点

需要借助Spring框架来完成，不过在Spring框架应用如此广泛的今天，这个缺点可以忽略不计。

▐最终迭代（利用泛型进一步提高策略工厂复用性）

经过上面两次迭代以后，策略模式的实现已经变得非常方便，当需求发生改变的时候，我们再也不用手忙脚乱了，只需要关注新增或者变化的策略类就好，而不用侵入原有逻辑去开发。但是还有没有改进的空间呢？

设想一下有一个新业务同样需要策略模式来实现，如果为其重新写一个策略工厂类，整个策略工厂类中除了新的策略接口外，其他代码均与之前的策略工厂相同，出现了大量重复代码，这是我们所不能忍受的。为了最大程度避免重复代码的出现，我们可以使用泛型将策略工厂类中的策略接口参数化，使其变得更灵活，从而提高其的复用性。

理论存在，实践开始！代码示意如下：

定义泛型接口

public interface GenericInterface {
     E getType();
}

定义策略接口继承泛型接口

public interface StrategyInterfaceA extends GenericInterface{


    String handle();
}
public interface StrategyInterfaceB extends GenericInterface{


    String handle();
}
public interface StrategyInterfaceC extends GenericInterface{


    String handle();
}

实现泛型策略工厂

public class HandlerFactory> implements InitializingBean, ApplicationContextAware {
    private ApplicationContext applicationContext;
    /**
     * 泛型策略接口类型
     */
    private Class strategyInterfaceType;


    /**
     * java泛型只存在于编译期，无法通过例如T.class的方式在运行时获取其类信息
     * 因此利用构造函数传入具体的策略类型class对象为getBeansOfType()方法
     * 提供参数
     *
     * @param strategyInterfaceType 要传入的策略接口类型
     */
    public HandlerFactory(Class strategyInterfaceType) {
        this.strategyInterfaceType = strategyInterfaceType;
    }
    /**
     * 策略实例容器
     */
    private Map GET_SHOP_RANK_STRATEGY_MAP;
    /**
     * 根据不同参数类型获取对应的接口实现类
     *
     * @param type 参数类型
     * @return 参数类型对应的接口实现类
     */
    public T getStrategy(E type) {
        return GET_SHOP_RANK_STRATEGY_MAP.get(type);
    }


    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        Map beansOfType = applicationContext.getBeansOfType(strategyInterfaceType);
        System.out.println(beansOfType);


        GET_SHOP_RANK_STRATEGY_MAP = Optional.ofNullable(beansOfType)
                .map(beansOfTypeMap -> beansOfTypeMap.values().stream()
                        .filter(strategy -> StringUtils.isNotEmpty(strategy.getType().toString()))
                        .collect(Collectors.toMap(strategy -> strategy.getType(), Function.identity())))
                .orElse(new HashMap<>(8));
        System.out.println(GET_SHOP_RANK_STRATEGY_MAP);
    }


    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }
}

有了上述泛型策略工厂类，当我们需要新建一个策略工厂类的时候，只需要利用其构造函数传入相应的策略接口即可。生成StrategyInterfaceA、StrategyInterfaceB与StrategyInterfaceC接口的策略工厂如下：

public class BeanConfig {
    @Bean
    public HandlerFactory strategyInterfaceAFactory(){
        return new HandlerFactory<>(StrategyInterfaceA.class);
    }
    @Bean
    public HandlerFactory strategyInterfaceBFactory(){
        return new HandlerFactory<>(StrategyInterfaceB.class);
    }
    @Bean
    public HandlerFactory strategyInterfaceCFactory(){
        return new HandlerFactory<>(StrategyInterfaceC.class);
    }
  
}

效果

此时，若想新建一个策略工厂，则只需将策略接口作为参数传入泛型策略工厂即可，无需再写重复的样板代码，策略工厂的复用性大大提高，也大大提高了我们的开发效率。

优点

将策略接口类型参数化，策略工厂不受接口类型限制，成为任意接口的策略工厂。

缺点

系统的抽象程度、复杂度变高，不利于直观理解。

结束语

学习设计模式，关键是学习设计思想，不能简单地生搬硬套，灵活正确地应用设计模式可以让我们在开发中取得事半功倍的效果，但也不能为了使用设计模式而过度设计，要合理平衡设计的复杂度和灵活性。

本文是对策略模式最佳实践的一次探索，不一定是事实上的最佳实践，欢迎大家指正与讨论。

审核编辑：汤梓红