策略模式的概念

策略模式（Strategy Pattern）是一種行為型設計模式，它定義了一系列算法，把它們一個個封裝起來，并且使它們可以相互替換。這種模式使得算法可以獨立于使用它的客戶端而變化。

策略模式的關鍵點

1. 策略接口（Strategy）：定義所有策略（算法）共有的方法。
2. 具體策略類（ConcreteStrategy）：實現策略接口的具體算法。
3. 上下文類（Context）：持有一個策略對象，并在需要時調用這個策略的方法。

策略模式的優點

1. 易于擴展：增加新算法時，只需添加新的具體策略類，不需要修改現有的代碼。
2. 避免使用多重條件語句：通過使用策略模式，可以避免大量的 if-else 或 switch 語句，使代碼更加簡潔和清晰。
3. 提高代碼的靈活性和可維護性：可以動態地改變算法，而不需要修改客戶端代碼。

策略模式的缺點

1. 增加類的數量：每個具體策略都是一個單獨的類，會導致類的數量增多，增加代碼的復雜性。
2. 所有策略類都需要暴露：策略類需要對外公開，以便可以被選擇和使用。

生活中的例子

策略模式是一種設計模式，它允許你定義一系列算法（或者叫方法），然后在運行時選擇其中一個來使用。就像你有一個裝滿不同類型武器的工具箱，每次打怪獸的時候，你可以選擇最合適的武器來使用。

編程中的例子

策略接口

// 定義策略接口
public interface AttackStrategy {void attack();
}

這個接口定義了一個 attack 方法，所有的具體策略類都需要實現這個方法。

具體策略類

// 使用劍攻擊
public class SwordAttack implements AttackStrategy {@Overridepublic void attack() {System.out.println("使用劍攻擊怪獸！");}
}// 使用弓箭攻擊
public class BowAndArrowAttack implements AttackStrategy {@Overridepublic void attack() {System.out.println("使用弓箭攻擊怪獸！");}
}// 使用魔法攻擊
public class MagicAttack implements AttackStrategy {@Overridepublic void attack() {System.out.println("使用魔法攻擊怪獸！");}
}

這些類實現了 AttackStrategy 接口，并提供了具體的攻擊方法。

上下文類

// 上下文類
public class MonsterHunter {private AttackStrategy strategy;// 設置策略public void setStrategy(AttackStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}// 執行攻擊public void attackMonster() {strategy.attack();}
}

上下文類 MonsterHunter 持有一個 AttackStrategy 對象，并在 attackMonster 方法中調用策略對象的 attack 方法。

使用策略模式

public class Main {public static void main(String[] args) {MonsterHunter hunter = new MonsterHunter();// 使用劍攻擊hunter.setStrategy(new SwordAttack());hunter.attackMonster();// 使用弓箭攻擊hunter.setStrategy(new BowAndArrowAttack());hunter.attackMonster();// 使用魔法攻擊hunter.setStrategy(new MagicAttack());hunter.attackMonster();}
}

在這個例子中，我們創建了一個 MonsterHunter 對象，并通過 setStrategy 方法動態設置不同的攻擊策略。每次設置策略后，我們調用 attackMonster 方法來執行相應的攻擊。

軟件工程中的實際應用

數據排序

在應用程序中，你可能需要對數據進行排序，但不同情況下的排序規則可能不同。例如，有時候需要按名字排序，有時候需要按年齡排序。這時，可以使用策略模式定義不同的排序算法，并根據需要選擇合適的算法。

// 定義排序策略接口
public interface SortStrategy {void sort(int[] numbers);
}// 具體策略類：冒泡排序
public class BubbleSort implements SortStrategy {@Overridepublic void sort(int[] numbers) {// 實現冒泡排序算法}
}// 具體策略類：快速排序
public class QuickSort implements SortStrategy {@Overridepublic void sort(int[] numbers) {// 實現快速排序算法}
}// 上下文類
public class Sorter {private SortStrategy strategy;public void setStrategy(SortStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void sort(int[] numbers) {strategy.sort(numbers);}
}// 使用策略模式進行排序
public class Main {public static void main(String[] args) {int[] numbers = {5, 2, 9, 1, 5, 6};Sorter sorter = new Sorter();sorter.setStrategy(new BubbleSort());sorter.sort(numbers);sorter.setStrategy(new QuickSort());sorter.sort(numbers);}
}

文件壓縮

在文件壓縮工具中，可能支持多種壓縮算法，比如 ZIP、RAR、TAR 等。可以使用策略模式來選擇不同的壓縮算法

// 定義壓縮策略接口
public interface CompressionStrategy {void compress(String filePath);
}// 具體策略類：ZIP壓縮
public class ZipCompression implements CompressionStrategy {@Overridepublic void compress(String filePath) {// 實現ZIP壓縮算法}
}// 具體策略類：RAR壓縮
public class RarCompression implements CompressionStrategy {@Overridepublic void compress(String filePath) {// 實現RAR壓縮算法}
}// 上下文類
public class Compressor {private CompressionStrategy strategy;public void setStrategy(CompressionStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void compress(String filePath) {strategy.compress(filePath);}
}// 使用策略模式進行文件壓縮
public class Main {public static void main(String[] args) {Compressor compressor = new Compressor();compressor.setStrategy(new ZipCompression());compressor.compress("example.txt");compressor.setStrategy(new RarCompression());compressor.compress("example.txt");}
}

支付方式

在電商網站中，用戶可能使用不同的支付方式，例如信用卡支付、PayPal 支付、銀行轉賬等。可以使用策略模式來實現不同的支付方式。

// 定義支付策略接口
public interface PaymentStrategy {void pay(double amount);
}// 具體策略類：信用卡支付
public class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {@Overridepublic void pay(double amount) {// 實現信用卡支付}
}// 具體策略類：PayPal支付
public class PayPalPayment implements PaymentStrategy {@Overridepublic void pay(double amount) {// 實現PayPal支付}
}// 上下文類
public class PaymentProcessor {private PaymentStrategy strategy;public void setStrategy(PaymentStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void processPayment(double amount) {strategy.pay(amount);}
}// 使用策略模式進行支付
public class Main {public static void main(String[] args) {PaymentProcessor processor = new PaymentProcessor();processor.setStrategy(new CreditCardPayment());processor.processPayment(100.0);processor.setStrategy(new PayPalPayment());processor.processPayment(100.0);}
}

圖形繪制

在圖形應用程序中，可能需要使用不同的繪制算法，比如繪制線條、繪制矩形、繪制圓形等。可以使用策略模式來封裝不同的繪制算法。

// 定義繪制策略接口
public interface DrawStrategy {void draw();
}// 具體策略類：繪制線條
public class DrawLine implements DrawStrategy {@Overridepublic void draw() {// 實現繪制線條的算法}
}// 具體策略類：繪制矩形
public class DrawRectangle implements DrawStrategy {@Overridepublic void draw() {// 實現繪制矩形的算法}
}// 具體策略類：繪制圓形
public class DrawCircle implements DrawStrategy {@Overridepublic void draw() {// 實現繪制圓形的算法}
}// 上下文類
public class GraphicEditor {private DrawStrategy strategy;public void setStrategy(DrawStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void draw() {strategy.draw();}
}// 使用策略模式進行繪圖
public class Main {public static void main(String[] args) {GraphicEditor editor = new GraphicEditor();editor.setStrategy(new DrawLine());editor.draw();editor.setStrategy(new DrawRectangle());editor.draw();editor.setStrategy(new DrawCircle());editor.draw();}
}