封裝變化與面向接口編程

摘要：在使用Java的集合框架中，經常需要通過構造方法傳入一個比較器Comparator或者創建比較器傳入Collections的靜態方法中作為方法參數，進行比較排序等，這其實就是策略模式的應用。策略模式是封裝變化和面向接口編程兩個基本的面向對象設計思想具體應用，其用意是針對一組算法，將每個算法封裝到具有共同接口的獨立的類中，從而使得它們可以靈活替換，使得程序具有更好的可擴展性和可維護性。策略模式的核心就在于：策略算法是相同行為的不同實現。

一. 引子

在Java的集合框架中，經常需要通過構造方法傳入一個比較器Comparator，或者創建比較器傳入Collections的靜態方法中作為方法參數，進行比較排序等，這其實就是策略模式的應用。例如，在數組工具類 Arrays 存在一個這樣的方法：

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

該方法旨在根據指定比較器對指定對象數組進行排序。我們知道，程序設計的基本目標是：將保持不變的事物與會發生改變的事物相分離（封裝變化）。在這里，不變的是通用的排序算法，變化的是各種對象相互比較的方式。因此，JDK不是將進行比較的代碼編寫成不同的子程序，而是借用策略模式進行處理。通過使用策略可以將“會發生變化的代碼”封裝在單獨的類中(策略對象)，你可以將不同的策略對象總是傳遞給相同的代碼，這些代碼將使用策略來完成其算法。

二. 定義與結構

策略模式屬于對象的行為模式，其用意是針對一組算法，將每一個算法封裝到具有共同接口的獨立的類中，從而使得它們可以相互替換。策略模式使得算法可以在不影響到客戶端的情況下發生變化。

1、定義

定義 :定義一組算法，將每個算法都封裝起來，并且使它們之間可以互換。

策略模式體現的兩個基本的面向對象設計思想:封裝變化 和 面向接口編程。

2、結構

策略模式主要包含三個角色，即 抽象策略角色 、具體策略角色 以及 環境角色，如下圖所示：

抽象策略角色：抽象角色，通常由一個接口或抽象類實現，此角色給出所有的具體策略類所需的接口；

具體策略角色：包裝了相關的算法和行為；

環境角色：持有一個Strategy的引用。

三. 策略模式的實現

環境角色類

// 客戶端 public class Context { //持有一個具體策略的對象 private Strategy strategy; /** * 構造函數，傳入一個具體策略對象 * @param strategy 具體策略對象 */ public Context(Strategy strategy){ this.strategy = strategy; } /** * 策略方法 */ public void contextInterface(){ strategy.strategyInterface(); } }

抽象策略類

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

具體策略類

// 具體策略 A public class ConcreteStrategyA implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相關的業務 } } // 具體策略 B public class ConcreteStrategyB implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相關的業務 } } // 具體策略 C public class ConcreteStrategyC implements Strategy { @Override public void strategyInterface() { //相關的業務 } } 四. 總結

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實現算法，而是如何組織、調用這些算法，從而讓程序結構更靈活，具有更好的維護性和擴展性；

算法的平等性 : 策略模式一個很大的特點就是各個策略算法的平等性。對于一系列具體的策略算法，大家的地位是完全一樣的，正因為這個平等性，才能實現算法之間可以相互替換。所有的策略算法在實現上也是相互獨立的，相互之間是沒有依賴的。所以，可以這樣描述這一系列策略算法：策略算法是相同行為的不同實現；

運行時策略的唯一性 : 運行期間，策略模式在每一個時刻只能使用一個具體的策略實現對象，雖然可以動態地在不同的策略實現中切換，但是同時只能使用一個；

公有的行為 : 經常見到的是，所有的具體策略類都有一些公有的行為。這時候，就應當把這些公有的行為放到共同的抽象策略角色 Strategy 類里面。當然這時候抽象策略角色必須要用Java抽象類實現，而不能使用接口（Java 1.8 以后允許接口中有默認方法）。

2、策略模式的優點

(1). 策略模式提供了管理相關的算法族的辦法，策略類的等級結構定義了一個算法或行為族。恰當使用繼承可以把公共的代碼移到父類里面，從而避免代碼重復。

(2). 使用策略模式可以避免使用多重條件(if-else)語句。多重條件語句不易維護，它把采取哪一種算法或采取哪一種行為的邏輯與算法或行為的邏輯混合在一起，統統列在一個多重條件語句里面，比使用繼承的辦法還要原始和落后。

3、策略模式的缺點

(1). 客戶端必須知道所有的策略類，并自行決定使用哪一個策略類。這就意味著客戶端必須了解這些算法的區別，以便適時選擇恰當的算法類。換言之，策略模式只適用于客戶端知道算法或行為的情況。

(2). 由于策略模式把每個具體的策略實現都單獨封裝成為類，如果備選的策略很多的話，那么對象的數目就會很可觀。