概述

在實際開發過程中，我們經常會碰到需要在不同的業務場景中采用不同算法的情況。策略模式（Strategy Pattern）正是為了解決這種情況而設計的一種行為型設計模式。它通過定義一系列的算法，將每個算法封裝起來，并且使它們可以互換，從而使得算法的變化不會影響使用算法的客戶端。

策略模式的定義與應用場景

定義

策略模式是一種將算法或行為封裝到各自獨立的類中的設計模式。它使得算法在運行時可以相互替換，使得算法的使用者無需了解具體的實現細節，只需關注算法的接口。這種設計思想讓系統具備了很好的靈活性和擴展性。

應用場景

1. 算法簇：當系統需要使用多個算法變體，并且在運行時依據需求切換時，可以采用策略模式。
2. 消除條件語句：當大量條件分支代碼導致邏輯復雜、維護困難時，策略模式能夠將不同的分支邏輯進行解耦，用不同的策略類來實現。
3. 復用和擴展：在有些場景中，不同的策略可能會頻繁變化。如果把這些算法封裝到獨立的策略類中，當需要修改或擴展算法時，不需要大幅度修改原有代碼，只需添加或替換對應的策略實現。

舉個常見的例子，比如支付方式的選擇。在電子商務系統中，我們可能支持信用卡、支付寶、微信等多種支付方式。通過定義一個支付策略接口，分別為不同的支付方式設計對應的實現類，我們可以在運行時依據用戶的選擇動態綁定相應的支付策略，從而避免大量的if-else判斷。

策略模式的核心設計思想

策略模式的核心在于“把大量的行為封裝起來，讓它們獨立發展。主要思路包括以下幾個方面：

1. 接口隔離：將具體的算法實現隔離在各自的策略類中，客戶端只需要依賴策略接口，降低了算法之間的耦合性。
2. 算法家族與共性抽取：策略模式總結一系列算法的共性，通過策略接口或抽象基類規定公共操作，讓具體策略各自實現差異化行為。
3. 動態替換：由于所有策略都遵循統一接口，所以策略類可以在運行時根據需求進行動態替換，從而實現功能的靈活切換。

一種常見的類比場景是快遞配送方式。假設一個電商平臺支持順豐、EMS、郵政等多家快遞服務。當用戶下單后，系統可以根據訂單特點（如時效、價格、目的地等），動態選擇最合適的配送方式。此時，每一種配送方式就相當于一個策略，平臺通過提供統一的接口來調用具體的配送策略。

策略模式的純Java實現

在這一章節，我們將使用純Java代碼實現策略模式的基本步驟。這里我們以“差異計算”為例子，通過定義一個策略接口和多個具體策略類，展示策略模式如何封裝不同的算法實現，并通過示例代碼來理解其基本用法。

---

1. 定義策略接口（抽象基類）

首先，我們定義一個策略接口 ComputeStrategy，該接口規定了所有具體策略類必須實現的公共方法。在本例中，提供一個 compute() 方法用于不同的計算邏輯。

文件：ComputeStrategy.java

package com.example.strategy;public interface ComputeStrategy {/*** 計算差異的統一接口*/void compute();
}

---

2. 設計具體策略類

接下來，我們分別實現兩個具體策略類：CoverStrategy 和 QyKgStrategy。它們分別實現 ComputeStrategy 接口，提供各自獨特的差異計算算法。

文件：CoverStrategy.java

package com.example.strategy;public class CoverStrategy implements ComputeStrategy {@Overridepublic void compute() {// 這里模擬Cover算法的差異計算邏輯System.out.println("使用Cover策略進行差異計算...");}
}

文件：QyKgStrategy.java

package com.example.strategy;public class QyKgStrategy implements ComputeStrategy {@Overridepublic void compute() {// 這里模擬QyKg算法的差異計算邏輯System.out.println("使用QyKg策略進行差異計算...");}
}

---

3. 通過示例代碼理解策略模式的基本用法

為了演示如何在應用中選擇并調用不同的策略，我們在一個簡單的 Demo 類中使用 Map 來存儲策略信息，并根據傳入的標識選擇相應的策略。

文件：StrategyDemo.java

package com.example.strategy;import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class StrategyDemo {// 使用 Map 存儲策略標識與對應的策略實現private Map<String, ComputeStrategy> strategyMap = new HashMap<>();// 構造方法中初始化策略集合public StrategyDemo() {strategyMap.put("COVER", new CoverStrategy());strategyMap.put("QYKG", new QyKgStrategy());}/*** 根據策略標識選擇并執行對應的策略* @param strategyKey 策略標識，如 "COVER" 或 "QYKG"*/public void executeStrategy(String strategyKey) {ComputeStrategy strategy = strategyMap.get(strategyKey);if (strategy != null) {strategy.compute();} else {System.out.println("沒有找到對應的策略！");}}public static void main(String[] args) {StrategyDemo demo = new StrategyDemo();// 根據傳入的標識，動態選擇策略demo.executeStrategy("COVER");   // 輸出：使用Cover策略進行差異計算...demo.executeStrategy("QYKG");    // 輸出：使用QyKg策略進行差異計算...demo.executeStrategy("UNKNOWN"); // 輸出：沒有找到對應的策略！}
}

---

1. 策略接口（ComputeStrategy）定義了一個公共方法 compute()，所有策略類都實現了這一方法。
2. 具體策略類（CoverStrategy 和 QyKgStrategy）各自實現了差異計算的不同邏輯，實現了算法的封裝。
3. 客戶端代碼（StrategyDemo）通過一個 Map 結構，動態維護和選擇不同的策略，實現了策略的靈活切換，避免了大量分支判斷。

策略模式的優缺點與擴展性分析

---

1. 策略模式在設計中的優勢

1. 明確職責、分離變化
   策略模式將算法/行為的實現從上下文中抽離出來，使得每一種策略都有自己單一的職責。這樣不但使代碼結構更清晰，也便于維護和邏輯擴展。

2. 避免大量條件判斷
   當系統中存在多種算法選擇時，往往會出現大量if-else或switch-case語句。使用策略模式，可以通過引入不同的策略類來替換這些條件分支，大大降低代碼的復雜性。

3. 動態擴展性
   策略模式使得在運行時更容易動態選擇或切換具體的策略實現。新增或修改策略只需要增加新的策略實現類，并在需要的時候注入或注冊到上下文中即可，無需對原有代碼進行大幅修改。

4. 增強代碼復用
   策略模式的每個策略類通常針對特定的算法實現，將變動部分與不變部分分離，使得復用性增強。同時，不同的策略可以在不同的上下文中重復利用，提高代碼的整體復用率。

5. 降低耦合度
   上下文對象與具體策略類之間只依賴策略接口，而不依賴具體實現，這樣有效降低了代碼耦合，使得系統各部分更易于獨立變更和測試。

---

2. 如何讓策略模式具備良好的擴展性

1. 定義良好的策略接口

   • 確保接口方法足夠抽象，能夠滿足不同策略的擴展需求，同時避免過多的固定實現。
   • 如果策略之間存在共同行為，可以在接口中提供默認方法或者通過抽象類來實現共性邏輯，將具體實現細節留給子類。

2. 利用依賴注入與工廠模式整合

   • 在Spring等框架中使用依賴注入，通過@Component、@Autowired等方式管理策略實例，方便動態擴展和替換。
   • 使用策略工廠模式，將策略的實例化邏輯進行封裝，使得可以通過配置文件或者外部參數動態決定選擇哪種策略。

3. 保持上下文與策略解耦

   • 上下文類只需要關心策略接口，而無需了解具體實現細節，確保添加新策略或修改現有策略時，不必影響上下文代碼。
   • 盡量通過配置、反射或者注冊表的方式加載策略，而不是硬編碼在上下文中。

4. 支持策略組合與嵌套

   • 如果業務邏輯較復雜，可以考慮支持策略的組合（即一個策略內部可以調用另一個策略），從而實現更精細化的處理邏輯。
   • 可以引入裝飾者模式、責任鏈模式等其他設計模式與策略模式中的組合使用，進一步提升系統的靈活性。

5. 關注策略的可測試性

   • 每個策略類應當具備良好的單一職責，這不僅便于維護和擴展，也便于獨立測試，確保新增或修改策略時不引發其他問題。
   • 對于動態注冊和調用的策略，可以通過單元測試驗證注冊邏輯和策略調用，確保實現的一致性和正確性。

---

案例實戰：Spring Boot項目中的策略模式應用

---

1. 利用@Component注解注冊各個策略實現

在Spring Boot項目中，我們可以直接通過@Component注解將策略實現類注冊為Spring容器中的Bean。假設我們已有的策略接口定義如下：

package com.example.strategy;public interface ComputeStrategy {/*** 計算差異的方法，不同策略實現不同的算法*/void compute();
}

---

接下來，我們通過@Component注解將不同的策略實現類注冊到Spring容器中。
可以通過為@Component指定一個名稱，以便后續在策略上下文中明確標識各個策略。

package com.example.strategy;import org.springframework.stereotype.Component;@Component("cover")
public class CoverStrategy implements ComputeStrategy {@Overridepublic void compute() {// Cover策略的具體實現邏輯System.out.println("使用Cover策略進行差異計算...");}
}

package com.example.strategy;import org.springframework.stereotype.Component;@Component("qykg")
public class QyKgStrategy implements ComputeStrategy {@Overridepublic void compute() {// QyKg策略的具體實現邏輯System.out.println("使用QyKg策略進行差異計算...");}
}

使用@Component注解后，Spring會自動掃描這些類，并將它們注冊為策略Bean。

---

2. 通過@Autowired注入策略集合的原理

Spring提供了基于依賴注入的強大能力，可以利用@Autowired直接注入同一接口下的所有實現。
一種常見用法是將所有實現注入到Map中，其鍵為Bean名稱，值為Bean實例。這樣我們就可以根據業務需求的標識，動態選擇合適的策略。

package com.example.strategy;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.Map;@Component
public class StrategyContext {// 通過Map方式注入所有實現ComputeStrategy接口的Beanprivate final Map<String, ComputeStrategy> strategyMap;@Autowiredpublic StrategyContext(Map<String, ComputeStrategy> strategyMap) {this.strategyMap = strategyMap;}/*** 根據策略標識執行對應的策略** @param strategyKey 策略標識（例如："cover" 或 "qykg"）*/public void executeStrategy(String strategyKey) {ComputeStrategy strategy = strategyMap.get(strategyKey);if (strategy != null) {strategy.compute();} else {System.out.println("沒有找到對應的策略：" + strategyKey);}}
}

上面的代碼中，Spring會自動掃描所有實現ComputeStrategy接口的Bean，并將它們按照Bean名稱注入到strategyMap中。
這樣，在業務邏輯中，我們通過傳入對應的策略鍵，就能快速定位到具體的策略實現并調用它。

---

3. 整合到Spring Boot應用中的示例

最后，我們通過一個簡單的Spring Boot啟動類來演示如何使用策略上下文。

文件：StrategyDemoApplication.java

package com.example;import com.example.strategy.StrategyContext;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication
public class StrategyDemoApplication implements CommandLineRunner {@Autowiredprivate StrategyContext strategyContext;public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(StrategyDemoApplication.class, args);}@Overridepublic void run(String... args) throws Exception {// 根據策略標識執行相應計算邏輯strategyContext.executeStrategy("cover");   // 輸出：使用Cover策略進行差異計算...strategyContext.executeStrategy("qykg");    // 輸出：使用QyKg策略進行差異計算...strategyContext.executeStrategy("unknown"); // 輸出：沒有找到對應的策略：unknown}
}

在這個示例中：

1. 各個策略實現使用@Component注解注冊到Spring容器中，并指定了唯一的名稱。
2. StrategyContext類利用@Autowired將所有ComputeStrategy接口的實現注入到一個Map中，方便以名稱來動態選擇策略。
3. 在StrategyDemoApplication中，通過調用StrategyContext的executeStrategy()方法，實現了策略的動態切換和執行。

---

這種設計方式使得系統具有更好的模塊化、解耦和擴展性，是現代企業級應用中的常見設計實踐。