设计模式之策略模式(Strategy)摘录

23种GOF设计模式一般分为三大类：创建型模式、结构型模式、行为模式。

创建型模式抽象了实例化过程，它们帮助一个系统独立于如何创建、组合和表示它的那些对象。一个类创建型模式使用继承改变被实例化的类，而一个对象创建型模式将实例化委托给另一个对象。创建型模式有两个不断出现的主旋律。第一，它们都将关于该系统使用哪些具体的类的信息封装起来。第二，它们隐藏了这些类的实例是如何被创建和放在一起的。整个系统关于这些对象所知道的是由抽象类所定义的接口。因此，创建型模式在什么被创建，谁创建它，它是怎样被创建的，以及何时创建这些方面给予了很大的灵活性。它们允许用结构和功能差别很大的“产品”对象配置一个系统。配置可以是静态的(即在编译时指定)，也可以是动态的(在运行时)。

结构型模式涉及到如何组合类和对象以获得更大的结构。结构型类模式采用继承机制来组合接口或实现。结构型对象模式不是对接口和实现进行组合，而是描述了如何对一些对象进行组合，从而实现新功能的一些方法。因为可以在运行时刻改变对象组合关系，所以对象组合方式具有更大的灵活性，而这种机制用静态类组合是不可能实现的。

行为模式涉及到算法和对象间职责的分配。行为模式不仅描述对象或类的模式，还描述它们之间的通信模式。这些模式刻画了在运行时难以跟踪的复杂的控制流。它们将用户的注意力从控制流转移到对象间的联系方式上来。行为类模式使用继承机制在类间分派行为。行为对象模式使用对象复合而不是继承。一些行为对象模式描述了一组对等的对象怎样相互协作以完成其中任一个对象都无法单独完成的任务。

创建型模式包括：1、FactoryMethod(工厂方法模式)；2、Abstract Factory(抽象工厂模式)；3、Singleton(单例模式)；4、Builder(建造者模式、生成器模式)；5、Prototype(原型模式).

结构型模式包括：6、Bridge(桥接模式)；7、Adapter(适配器模式)；8、Decorator(装饰模式)；9、Composite(组合模式)；10、Flyweight(享元模式)；11、Facade(外观模式)；12、Proxy(代理模式).

行为模式包括：13、TemplateMethod(模板方法模式)；14、Strategy(策略模式)；15、State(状态模式)；16、Observer(观察者模式)；17、Memento(备忘录模式)；18、Mediator(中介者模式)；19、Command(命令模式)；20、Visitor(访问者模式)；21、Chain of Responsibility(责任链模式)；22、Iterator(迭代器模式)；23、Interpreter(解释器模式).

Factory Method：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。

Abstract Factory：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类。

Singleton：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

Builder：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

Prototype：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。

Bridge：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。

Adapter：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

Decorator：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就扩展功能而言， Decorator模式比生成子类方式更为灵活。

Composite：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得客户对单个对象和复合对象的使用具有一致性。

Flyweight：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

Facade：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面， Facade模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。

Proxy：为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

Template Method：定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。Template Method使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

Strategy：定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。本模式使得算法的变化可独立于使用它的客户。

State：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它所属的类。

Observer：定义对象间的一种一对多的依赖关系,以便当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并自动刷新。

Memento：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到保存的状态。

Mediator：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。

Command：将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可取消的操作。

Visitor：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

Chain of Responsibility：为解除请求的发送者和接收者之间耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它。

Iterator：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。

Interpreter：给定一个语言, 定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器, 该解释器使用该表示来解释语言中的句子。

Strategy：(1)、意图： 定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可相互替换。本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。

(2)、适用性：A、许多相关的类仅仅是行为有异。“策略”提供了一种用多个行为中的一个行为来配置一个类的方法。B、需要使用一个算法的不同变体。C、算法使用客户不应该知道的数据。可使用策略模式以避免暴露复杂的、与算法相关的数据结构。D、一个类定义了多种行为，并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现。将相关的条件分支移入它们各自的Strategy类中以代替这些条件语句。

(3)、优缺点：A、相关算法系列：Strategy类层次为Context定义了一系列的可供重用的算法或行为。继承有助于析取出这些算法中的公共功能。B、一个替代继承的方法：继承提供了另一种支持多种算法或行为的方法。你可以直接生成一个Context类的子类，从而给它以不同的行为。但这会将行为硬行编制到Context中，而将算法的实现与Context的实现混合起来，从而使Context难以理解、难以维护和难以扩展，而且还不能动态地改变算法。最后你得到一堆相关的类，它们之间的唯一差别是它们所使用的算法或行为。将算法封装在独立的Strategy类中使得你可以独立于其Context改变它，使它易于切换、易于理解、易于扩展。C、消除了一些条件语句：Strategy模式提供了用条件语句选择所需的行为以外的另一种选择。当不同的行为堆砌在一个类中时，很难避免使用条件语句来选择合适的行为。将行为封装在一个个独立的Strategy类中消除了这些条件语句。D、实现的选择：Strategy模式可以提供相同行为的不同实现。客户可以根据不同时间/空间权衡取舍要求从不同策略中进行选择。E、客户必须了解不同的Strategy：本模式有一个潜在的缺点，就是一个客户要选择一个合适的Strategy就必须知道这些Strategy到底有何不同。此时可能不得不向客户暴露具体的实现问题。因此仅当这些不同行为变体与客户相关的行为时，才需要使用Strategy模式。F、Strategy和Context之间的通信开销：无论各个ConcreteStrategy实现的算法是简单还是复杂，它们都共享Strategy定义的接口。因此很可能某些ConcreteStrategy不会都用到所有通过这个接口传递给它们的信息；简单的ConcreteStrategy可能不使用其中的任何信息。这就意味着有时Context会创建和初始化一些永远不会用到的参数。如果存在这样问题，那么将需要在Strategy和Context之间更进行紧密的耦合。H、增加了对象的数目：Strategy增加了一个应用中的对象的数目。有时你可以将Strategy实现为可供各Context共享的无状态的对象来减少这一开销。任何其余的状态都由Context维护。Context在每一次对Strategy对象的请求中都将这个状态传递过去。共享的Strategy不应在各次调用之间维护状态。

(4)、Strategy：定义算法家族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，让算法变化，不会影响到用户。适合类中的成员以方法为主，算法经常变动；简化了单元测试(因为每个算法都有自己的类，可以通过自己的接口单独测试)。策略模式和简单工厂基本相同，但简单工厂模式只能解决对象创建问题，对于经常变动的算法应使用策略模式。

(5)、Strategy模式和Template模式要解决的问题是相同(类似)的，都是为了给业务逻辑(算法)具体实现和抽象接口之间的解耦。Strategy模式将逻辑(算法)封装到一个类(Context)里面，通过组合的方式将具体算法的实现在组合对象中实现，再通过委托的方式将抽象接口的实现委托给组合对象实现。State模式也有类似的功能。Strategy模式和Template模式实际是实现一个抽象接口的两种方式：继承和组合之间的区别。要实现一个抽象接口，继承是一种方式：我们将抽象接口声明在基类中，将具体的实现放在具体子类中。组合(委托)是另外一种方式：我们将接口的实现放在被组合对象中，将抽象接口放在组合类中。这两种方式各有优缺点：A、继承：优点：易于修改和扩展那些被复用的实现。缺点：破坏了封装性，继承中父类的实现细节暴露给子类了；”白盒”复用；当父类的实现更改时，其所有子类将不得不随之改变；从父类继承而来的实现在运行期间不能改变(编译期间就已经确定了)。B、组合：优点：“黑盒”复用，因为被包含对象的内部细节对外是不可见的；封装性好；实现和抽象的依赖性很小(组合对象和被组合对象之间的依赖性小)；可以在运行期间动态定义实现(通过一个指向相同类型的指针，典型的是抽象基类的指针)。缺点：系统中对象过多。

(6)、Strategy模式和State模式也有相似之处，但是State模式注重的对象在不同的状态下不同的操作。两者之间的区别就是State模式中具体实现类中一个指向Context的引用，而Strategy模式则没有。

示例代码1：

#include <iostream>
using namespace std;//策略基类
class COperation
{
public:int m_nFirst;int m_nSecond;virtual double GetResult(){double dResult = 0;return dResult;}
};//策略具体类----加法类
class AddOperation : public COperation
{
public:AddOperation(int a, int b){m_nFirst = a;m_nSecond = b;}virtual double GetResult(){return m_nFirst + m_nSecond;}
};class Context
{
private:COperation* op;
public:Context(COperation* temp){op = temp;}double GetResult(){return op->GetResult();}
};//客户端
int main()
{int a, b;char c;cin>>a>>b;cout<<"请输入运算符：";cin>>c;switch (c){case '+': {Context* context = new Context(new AddOperation(a, b));cout<<context->GetResult()<<endl;break; }default:break;}/*result58请输入运算符：+13*/return 0;
}

示例代码2：

//策略与工厂结合：客户端只需访问Context类，而不用知道其它任何类信息，实现了低耦合。
#include <iostream>
using namespace std;//策略基类
class COperation
{
public:int m_nFirst;int m_nSecond;virtual double GetResult(){double dResult = 0;return dResult;}
};//策略具体类----加法类
class AddOperation : public COperation
{
public:AddOperation(int a, int b){m_nFirst = a;m_nSecond = b;}virtual double GetResult(){return m_nFirst + m_nSecond;}
};class Context
{
private:COperation* op;
public:Context(char cType){switch (cType){case '+':op = new AddOperation(5, 8);break;default:break;}}double GetResult(){return op->GetResult();}
};//客户端
int main()
{int a, b;cin>>a>>b;Context* test = new Context('+');cout<<test->GetResult()<<endl;/*result2513*/return 0;
}

示例代码3：

Strategy.h:

#ifndef _STRATEGY_H_
#define _STRATEGY_H_class Strategy
{
public:Strategy();virtual ~Strategy();virtual void AlgrithmInterface() = 0;
protected:
private:
};class ConcreteStrategyA : public Strategy
{
public:ConcreteStrategyA();virtual ~ConcreteStrategyA();void AlgrithmInterface();
protected:
private:
};class ConcreteStrategyB : public Strategy
{
public:ConcreteStrategyB();virtual ~ConcreteStrategyB();void AlgrithmInterface();
protected:
private:
};#endif//~_STRATEGY_H_

Strategy.cpp:

#include "Strategy.h"
#include <iostream>using namespace std;Strategy::Strategy()
{}Strategy::~Strategy()
{cout<<"~Strategy ..."<<endl;
}void Strategy::AlgrithmInterface()
{}ConcreteStrategyA::ConcreteStrategyA()
{}ConcreteStrategyA::~ConcreteStrategyA()
{cout<<"~ConcreteStrategy ..."<<endl;
}void ConcreteStrategyA::AlgrithmInterface()
{cout<<"test ConcreteStrategyA ..."<<endl;
}ConcreteStrategyB::ConcreteStrategyB()
{}ConcreteStrategyB::~ConcreteStrategyB()
{cout<<"~ConcreteStrategyB ..."<<endl;
}void ConcreteStrategyB::AlgrithmInterface()
{cout<<"test ConcreteStrategyB ..."<<endl;
}

Context.h:

#ifndef _CONTEXT_H_
#define _CONTEXT_H_class Strategy;
/*
这个类是Strategy模式的关键，也是Strategy模式和Template模式的根本区别所在。
Strategy通过"组合"(委托)方式实现算法(实现)的异构，而Template模式则采取的是继承的方式。
这两个模式的区别也是继承和组合两种实现接口重用的方式的区别
*/class Context
{
public:Context(Strategy* stg);~Context();void DoAction();
protected:
private:Strategy* _stg;
};#endif//~_CONTEXT_H_

Context.cpp:

#include "Context.h"
#include "Strategy.h"
#include <iostream>using namespace std;Context::Context(Strategy* stg)
{_stg = stg;
}Context::~Context()
{if (!_stg)delete _stg;
}void Context::DoAction()
{_stg->AlgrithmInterface();
}

main.cpp:

#include "Context.h"
#include "Strategy.h"
#include <iostream>using namespace std;int main()
{Strategy* ps = new ConcreteStrategyA();Context* pc = new Context(ps);pc->DoAction();if (NULL != pc)delete pc;/*resulttest ConcreteStrategyA ...*/return 0;
}

策略模式结构图：

参考文献：

1、《大话设计模式C++》

2、《设计模式精解----GoF23种设计模式解析》

3、《设计模式----可复用面向对象软件的基础》