C++设计模式之策略模式

前言

刚刚加班回来；哎，公司规定平时加班只有10块钱的餐补；星期六和星期天加班，只给串休假；在国家规定的节假日按照3倍工资发放。那么对于这么多的计算加班费的方法，公司的OA系统是如何进行做的呢？这就要说到今天我这里总结的策略设计模式了。

策略模式

在GOF的《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书中对策略模式是这样说的：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。该模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。

策略模式为了适应不同的需求，只把变化点封装了，这个变化点就是实现不同需求的算法，但是，用户需要知道各种算法的具体情况。就像上面的加班工资，不同的加班情况，有不同的算法。我们不能在程序中将计算工资的算法进行硬编码，而是能自由的变化的。这就是策略模式。

UML类图

Strategy：定义所有支持的算法的公共接口。Context使用这个接口来调用某ConcreteStrategy定义的算法；
ConcreteStrategy：实现Strategy接口的具体算法；
Context：使用一个ConcreteStrategy对象来配置；维护一个对Stategy对象的引用，同时，可以定义一个接口来让Stategy访问它的数据。

使用场合

当存在以下情况时使用Strategy模式：

1.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；
2.需要使用一个算法的不同变体；
3.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；
4.一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类中以替代这些条件语句。（是不是和状态模式有点一样哦？）

代码实现

首先实现最单纯的策略模式，代码如下：

代码如下:

#include <iostream>
using namespace std;
 
// The abstract strategy
class Strategy
{
public:
     virtual void AlgorithmInterface() = 0;
};
 
class ConcreteStrategyA : public Strategy
{
public:
     void AlgorithmInterface()
     {
          cout<<"I am from ConcreteStrategyA."<<endl;
     }
};
 
class ConcreteStrategyB : public Strategy
{
public:
     void AlgorithmInterface()
     {
          cout<<"I am from ConcreteStrategyB."<<endl;
     }
};
 
class ConcreteStrategyC : public Strategy
{
public:
     void AlgorithmInterface()
     {
          cout<<"I am from ConcreteStrategyC."<<endl;
     }
};
 
class Context
{
public:
     Context(Strategy *pStrategyArg) : pStrategy(pStrategyArg)
     {
     }
     void ContextInterface()
     {
          pStrategy->AlgorithmInterface();
     }
private:
     Strategy *pStrategy;
};
 
int main()
{
     // Create the Strategy
     Strategy *pStrategyA = new ConcreteStrategyA;
     Strategy *pStrategyB = new ConcreteStrategyB;
     Strategy *pStrategyC = new ConcreteStrategyC;
     Context *pContextA = new Context(pStrategyA);
     Context *pContextB = new Context(pStrategyB);
     Context *pContextC = new Context(pStrategyC);
     pContextA->ContextInterface();
     pContextB->ContextInterface();
     pContextC->ContextInterface();
 
     if (pStrategyA) delete pStrategyA;
     if (pStrategyB) delete pStrategyB;
     if (pStrategyC) delete pStrategyC;
 
     if (pContextA) delete pContextA;
     if (pContextB) delete pContextB;
     if (pContextC) delete pContextC;
}

在实际操作的过程中，我们会发现，在main函数中，也就是在客户端使用策略模式时，会创建非常多的Strategy，而这样就莫名的增加了客户端的压力，让客户端的复杂度陡然增加了。那么，我们就可以借鉴简单工厂模式，使策略模式和简单工厂模式相结合，从而减轻客户端的压力，代码实现如下：

代码如下:

#include <iostream>
using namespace std;
 
// Define the strategy type
typedef enum StrategyType
{
    StrategyA,
    StrategyB,
    StrategyC
}STRATEGYTYPE;
 
// The abstract strategy
class Strategy
{
public:
    virtual void AlgorithmInterface() = 0;
    virtual ~Strategy() = 0; // 谢谢hellowei提出的bug，具体可以参见评论
};
 
Strategy::~Strategy()
{}
 
class ConcreteStrategyA : public Strategy
{
public:
    void AlgorithmInterface()
    {
        cout << "I am from ConcreteStrategyA." << endl;
    }
 
    ~ConcreteStrategyA(){}
};
 
class ConcreteStrategyB : public Strategy
{
public:
    void AlgorithmInterface()
    {
        cout << "I am from ConcreteStrategyB." << endl;
    }
 
    ~ConcreteStrategyB(){}
};
 
class ConcreteStrategyC : public Strategy
{
public:
    void AlgorithmInterface()
    {
        cout << "I am from ConcreteStrategyC." << endl;
    }
 
    ~ConcreteStrategyC(){}
};
 
class Context
{
public:
    Context(STRATEGYTYPE strategyType)
    {
        switch (strategyType)
        {
        case StrategyA:
            pStrategy = new ConcreteStrategyA;
            break;
 
        case StrategyB:
            pStrategy = new ConcreteStrategyB;
            break;
 
        case StrategyC:
            pStrategy = new ConcreteStrategyC;
            break;
 
        default:
            break;
        }
    }
 
    ~Context()
    {
        if (pStrategy) delete pStrategy;
    }
 
    void ContextInterface()
    {
        if (pStrategy)
            pStrategy->AlgorithmInterface();
    }
 
private:
    Strategy *pStrategy;
};
 
int main()
{
    Context *pContext = new Context(StrategyA);
    pContext->ContextInterface();
 
    if (pContext) delete pContext;
}

在上面这个代码中，其实，我们可能看到的更多的是简单工厂模式的应用，我们将策略模式将简单工厂模式结合在了一起，让客户端使用起来更轻松。

总结

策略模式和状态模式，是大同小异的；状态模式讲究的是状态的变化，和不同状态下，执行的不同行为；而策略模式侧重于同一个动作，实现该行为的算法的不同，不同的策略封装了不同的算法。策略模式适用于实现某一功能，而实现该功能的算法是经常改变的情况。在实际工作中，遇到了实际的场景，可能会有更深的体会。比如，我们做某一个系统，该系统可以适用于各种数据库，我们都知道，连接某一种数据库的方式是不一样的，也可以说，连接数据库的“算法”都是不一样的。这样，我们就可以使用策略模式来实现不同的连接数据库的策略，从而实现数据库的动态变换。