Java 枚举与策略模式、函数式接口的结合：实现高内聚低耦合的设计

作者：京东物流 杨唯一

一、Java 枚举类

Java 枚举是一个特殊的类，一般表示一组常量，比如一年的 4 个季节，一年的 12 个月份，一个星期的 7 天，方向有东南西北等。

我们在业务需求开发中，通常会使用枚举来定义业务上的一组常量，那除了简单地定义常量之外，我们如何利用枚举来实现高内聚、低耦合的设计呢？下面介绍下枚举和策略模式、函数式接口的组合应用。

二、枚举+策略模式

首先介绍下策略模式，已经掌握策略模式的同学可以直接跳过此部分。

1、策略模式

策略模式（Strategy Pattern）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。 其主要目的是通过定义相似的算法，替换if else 语句写法，并且可以随时相互替换。

策略模式主要由这三个角色组成，环境角色(Context)、抽象策略角色(Strategy)和具体策略角色(ConcreteStrategy)。

•环境角色(Context)：持有一个策略类的引用，提供给客户端使用。

•抽象策略角色(Strategy)：这是一个抽象角色，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(ConcreteStrategy)：包装了相关的算法或行为。

这里为了方便理解，我们就拿刚学习Java的时候使用计算方法来说吧。 在使用计算器进行计算的时候，会经常用到加减乘除方法。如果我们想得到两个数字相加的和，我们需要用到“+”符号，得到相减的差，需要用到“-”符号等等。虽然我们可以通过字符串比较使用if/else写成通用方法，但是计算的符号每次增加，我们就不得不加在原先的方法中进行增加相应的代码，如果后续计算方法增加、修改或删除，那么会使后续的维护变得困难。 但是在这些方法中，我们发现其基本方法是固定的，这时我们就可以通过策略模式来进行开发，可以有效避免通过if/else来进行判断，即使后续增加其他的计算规则也可灵活进行调整。

首先定义一个抽象策略角色，并拥有一个计算的方法。

interface CalculateStrategy {
   int doOperation(int num1, int num2);
}

然后再定义加减乘除这些具体策略角色并实现方法。

代码如下:

class OperationAdd implements CalculateStrategy {
    @Override 
    public int doOperation(int num1, int num2) {
         return num1 + num2; 
    } 
}
class OperationSub implements CalculateStrategy {
    @Override 
    public int doOperation(int num1, int num2) { 
        return num1 - num2;
    } 
}

class OperationMul implements CalculateStrategy {
    @Override 
    public int doOperation(int num1, int num2) { 
        return num1 * num2; 
    } 
}

class OperationDiv implements CalculateStrategy { 
    @Override 
    public int doOperation(int num1, int num2) { 
        return num1 / num2; 
    } 
}

最后在定义一个环境角色，提供一个计算的接口供客户端使用。 代码如下:

class CalculatorContext { 
    private CalculateStrategy strategy; 
   
    public CalculatorContext(CalculateStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy; 
    } 
    public int executeStrategy(int num1, int num2) { 
        return strategy.doOperation(num1, num2); 
    }
}

编写好之后，那么我们来进行测试。 测试代码如下:

public static void main(String[] args) {
    int a=4,b=2;

    CalculatorContext context = new CalculatorContext(new OperationAdd());
    System.out.println("a + b = "+context.executeStrategy(a, b));

    CalculatorContext context2 = new CalculatorContext(new OperationSub());
    System.out.println("a - b = "+context2.executeStrategy(a, b));

    CalculatorContext context3 = new CalculatorContext(new OperationMul());
    System.out.println("a * b = "+context3.executeStrategy(a, b));

    CalculatorContext context4 = new CalculatorContext(new OperationDiv());
    System.out.println("a / b = "+context4.executeStrategy(a, b)); }

输出结果：

 a + b = 6
 a - b = 2 
 a * b = 8 
 a / b = 2

上面这段是网上常见的对于策略模式的介绍和示例，但在这段测试代码中，我们对于策略的选择依然是在具体的调用处通过对CalculatorContext类构造器的传参去指定的，那么如何能动态地选择策略并将选择策略的具体逻辑抽取，就要用到枚举+策略这套组合拳啦。

2、枚举+策略模式的使用

定义策略模式的枚举类，并将具体策略的 bean 名称作为枚举类 strategy 的值；

在getStrategyEnum方法中，我们可以去实现选择策略的逻辑，将选择策略的判断逻辑内聚在枚举类中，与业务代码隔离，当然在具体业务中，我们对于策略选择的判断会更复杂，此处只是举个简单的例子说明下：

@Getter
public enum CalculateStrategyEnum {    
    ADD("operationAdd"),    
    SUB("operationSub"),    
    MUL("operationMul"),
    DIV("operationDiv");
    private final String strategy;    
    CalculateStrategyEnum(String strategy) {
        this.strategy = strategy;    
    }    
    public static CalculateStrategyEnum getStrategyEnum(String operationName) {        
        switch (operationName) {            
            case "加法运算":                
                return ADD;            
            case "减法运算":                
                return SUB;            
            case "乘法运算":                
                return MUL;            
            case "除法运算":                
                return DIV;            
            default:                
                return null;        
        }    
    }
}

策略实现类中加入@Component 注解，将 bean 实例交给 spring 容器管理

@Component
class OperationAdd implements CalculateStrategy {
    @Override 
    public int doOperation(int num1, int num2) {
         return num1 + num2; 
    } 
}

@Component
class OperationSub implements CalculateStrategy {
    @Override 
    public int doOperation(int num1, int num2) { 
        return num1 - num2;
    } 
}

@Component
class OperationMul implements CalculateStrategy {
    @Override 
    public int doOperation(int num1, int num2) { 
        return num1 * num2; 
    } 
}

@Component
class OperationDiv implements CalculateStrategy { 
    @Override 
    public int doOperation(int num1, int num2) { 
        return num1 / num2; 
    } 
}

策略调用处：业务处理

@Service
class CalculateService {
    // 注入所有策略类
    @Resource
    Map< String, CalculateStrategy > calculateStrategy;
   
    public executeStrategy(String operationName, int num1, int num2) {   
        // 根据参数匹配对应的枚举实例
        CalculateStrategyEnum strategy = CalculateStrategyEnum.getStrategyEnum(operationName);
        
        // 获取对应bean执行策略算法
        if (stategy != null) {
            calculateStrategy.get(strategy.getStrategy()).doOperation(num1, num2)
        }      
    } 
}

当我们需要新增算法时，只需新增新的策略实现类和枚举实例，修改枚举类中的策略选择方法，无需入侵现有业务代码，实现了高内聚、低耦合，增强了系统的灵活性和可扩展性。

三、枚举+函数式接口

1、函数式接口

什么是函数式接口

函数式接口是只包含一个抽象方法的接口。但是默认方法和静态方法在此接口中可以定义多个。Java 中的函数式接口可以被用作 Lambda 表达式的目标类型。通过函数式接口，可以实现更简洁、更具可读性的代码，从而支持函数式编程的思想。

Java 中有一些内置的函数式接口，用于不同的用途：

1.Runnable： 用于描述可以在单独线程中执行的任务。

2.Callable： 类似于 Runnable，但可以返回执行结果或抛出异常。

3.Comparator： 用于比较两个对象的顺序。

4.Function： 接受一个参数并产生一个结果。

5.Predicate： 接受一个参数并返回一个布尔值，用于判断条件是否满足。

6.Supplier： 不接受参数，但返回一个值。

7.Consumer： 接受一个参数，无返回值。

2、枚举+函数式接口的使用

我们可以通过为枚举类设置函数式接口类型的属性，让枚举实例拥有一些特定的行为。

例如下面的例子，通过Runnable接口为枚举实例赋予了对应的行为。

public enum ActionEnum {    
    RUN(ActionEnum::run),    
    JUMP(ActionEnum::jump),    
    SIT(ActionEnum::sit);    
    
    private final Runnable action;   
     
    ActionEnum(Runnable action) {        
        this.action = action;    
    }    
    
    public static void run() {        
        System.out.println("Running");    
    }    
    
    public static void jump() {        
        System.out.println("Jumping");    
    }    
    
    public static void sit() {        
        System.out.println("Sitting");    
    }
}

也可以根据具体行为是否消费参数，以及是否提供返回值来选择合适的接口

public enum ActionEnum {    
    RUN(ActionEnum::run),    
    JUMP(ActionEnum::jump),    
    SIT(ActionEnum::sit);    
    
    private final Supplier< String > action;    
    
    ActionEnum(Supplier< String > action) {        
        this.action = action;    
    } 
       
    public static String run() {        
        return "Running";    
    }    
    
    public static String jump() {        
        return "Jumping";    
    }    
    
    public static String sit() {        
        return "Sitting";    
    }
}

这样，我们可以将与枚举值强关联的一些行为封装到枚举类中，与其他业务代码隔离，实现高内聚、低耦合的设计。

引用：

策略模式介绍：

https://www.cnblogs.com/xuwujing/p/9954263.html

审核编辑 黄宇