设计模式精讲 Day 21：策略模式（Strategy Pattern）

【设计模式精讲 Day 21】策略模式（Strategy Pattern）

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设计模式, 策略模式, Java开发, 面向对象设计, 软件架构, 设计模式实战, Java应用开发

文章简述

策略模式是一种行为型设计模式，它允许在运行时动态地改变对象的行为。在实际开发中，策略模式能够有效解耦算法与使用对象之间的关系，提升系统的灵活性和可扩展性。本文作为“设计模式精讲”系列的第21天，深入讲解了策略模式的核心思想、实现方式和实际应用场景。文章通过完整的Java代码示例，展示了如何在具体业务场景中使用策略模式优化系统结构，并结合真实案例分析其优势与局限性。无论你是初学者还是有经验的开发者，这篇文章都将帮助你掌握策略模式的设计精髓并应用于实际项目中。

【设计模式精讲 Day 21】策略模式（Strategy Pattern）

开篇：策略模式的核心思想与应用价值

今天是“设计模式精讲”系列的第21天，我们聚焦于策略模式（Strategy Pattern）。策略模式是一种行为型设计模式，它允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为，使得对象的行为与其状态保持一致。

在软件开发中，很多业务场景需要根据不同的条件执行不同的算法或逻辑，例如支付方式的选择、排序方式的变化、折扣规则的切换等。如果直接使用条件判断来处理这些变化，会导致代码臃肿、难以维护。而策略模式通过将算法封装为独立的对象，实现了算法与使用对象的解耦，使系统更加灵活、可扩展。

本篇文章将从模式定义、结构、适用场景、实现方式、工作原理、优缺点分析、案例分析等多个维度，全面解析策略模式，并提供完整可运行的Java代码示例，帮助你真正掌握这一设计模式。

模式定义

1.1 正式定义

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互换。策略模式让算法的变化独立于使用它的客户端，从而提高系统的灵活性和可维护性。

1.2 核心思想

• 算法封装：将不同的算法封装成独立的类。
• 动态替换：可以在运行时根据需求动态选择不同的算法。
• 解耦调用者与实现者：调用者不关心具体的算法实现，只关注接口。

模式结构

2.1 UML 类图说明（文字描述）

策略模式包含以下几个关键角色：

2.2 示例结构说明

• Context 类持有 Strategy 接口的引用。
• Strategy 是抽象类或接口，定义了 execute() 方法。
• ConcreteStrategyA 和 ConcreteStrategyB 分别实现 Strategy 的 execute() 方法，定义各自的行为。

适用场景

实现方式

3.1 Java 代码实现

以下是一个基于策略模式的简单示例，模拟一个“支付方式”的选择。

3.1.1 定义策略接口

// PaymentStrategy.java
public interface PaymentStrategy {
    void pay(double amount);
}

3.1.2 具体策略类

// CreditCardPayment.java
public class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
    private String cardNumber;
    private String name;

    public CreditCardPayment(String cardNumber, String name) {
        this.cardNumber = cardNumber;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("信用卡支付: " + name + " (" + cardNumber + ") 支付 " + amount + " 元");
    }
}

// PayPalPayment.java
public class PayPalPayment implements PaymentStrategy {
    private String email;

    public PayPalPayment(String email) {
        this.email = email;
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("PayPal支付: " + email + " 支付 " + amount + " 元");
    }
}

// WeChatPay.java
public class WeChatPay implements PaymentStrategy {
    private String userId;

    public WeChatPay(String userId) {
        this.userId = userId;
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("微信支付: " + userId + " 支付 " + amount + " 元");
    }
}

3.1.3 上下文类

// PaymentContext.java
public class PaymentContext {
    private PaymentStrategy strategy;

    public PaymentContext(PaymentStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void executePayment(double amount) {
        strategy.pay(amount);
    }
}

3.1.4 测试类

// StrategyPatternTest.java
public class StrategyPatternTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用信用卡支付
        PaymentContext context = new PaymentContext(new CreditCardPayment("1234567890", "张三"));
        context.executePayment(100.0);

        // 使用 PayPal 支付
        context = new PaymentContext(new PayPalPayment("zhangsan@example.com"));
        context.executePayment(200.0);

        // 使用微信支付
        context = new PaymentContext(new WeChatPay("user123"));
        context.executePayment(300.0);
    }
}

输出：

信用卡支付: 张三 (1234567890) 支付 100.0 元
PayPal支付: zhangsan@example.com 支付 200.0 元
微信支付: user123 支付 300.0 元

工作原理

策略模式通过将算法封装为独立的类，使得调用者不需要知道具体的实现细节。当需要改变算法时，只需要更换策略对象即可，无需修改原有代码。

这种机制符合开闭原则，即对扩展开放，对修改关闭。同时，也符合单一职责原则，每个策略类只负责一个算法。

优缺点分析

案例分析：电商支付系统中的策略模式应用

4.1 问题描述

某电商平台的支付系统支持多种支付方式，如信用卡、PayPal、微信支付等。当前实现采用大量 if-else 判断，导致代码冗长、难以维护。

4.2 解决方案

采用策略模式重构支付系统，将每种支付方式封装为独立的策略类，通过上下文类统一管理支付流程。

4.2.1 改进后的代码结构

• PaymentStrategy 接口
• CreditCardPayment、PayPalPayment、WeChatPay 等具体策略类
• PaymentContext 上下文类

4.2.2 优势体现

• 可维护性提升：新增支付方式只需添加新策略类
• 可读性增强：支付逻辑清晰明了
• 可测试性强：每个策略类可单独测试

与其他模式的关系

总结

5.1 本日学习要点

• 策略模式的核心思想是将算法封装为独立对象，实现算法与使用对象的解耦。
• 通过上下文类统一管理策略，实现动态切换。
• 策略模式适用于多种算法需要动态切换的场景。
• 通过完整 Java 示例，展示了策略模式的实现方式和实际应用。
• 策略模式与工厂模式、命令模式等存在相似之处，但在应用场景上有明显区别。

5.2 下一日预告

明天我们将进入“设计模式精讲”系列的第22天，主题为【设计模式精讲 Day 22】模板方法模式（Template Method Pattern）。我们将探讨如何通过模板方法模式定义算法的骨架，将部分步骤延迟到子类中实现，提升代码复用性和可维护性。敬请期待！

进一步学习资料

1. 《设计模式：可复用面向对象软件的基础》 —— GoF 经典著作
2. 策略模式 - Wikipedia
3. Java 设计模式之策略模式详解
4. Spring 框架中的策略模式应用
5. 策略模式 vs 命令模式对比

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