策略模式
说明
策略模式是支持关注点分离的一门技术。 它还支持通过 依赖倒置来分离软件模块。
策略模式背后的基本思想是,给定一个解决特定问题的算法,我们仅在抽象层次上定义算法的框架,并将指定的算法实现分成不同的部分。
这样,使用该算法的客户端可以选择特定的实现,而通用的算法工作流可以保持不变。换句话说,类的抽象规范不依赖于派生类的具体实现,而是具体实现必须遵循抽象规范。这就是我们为什么叫它“依赖倒置”。
出发点
想象一下我们正在开发一个需要每个月生成报告的项目。我们需要用不同格式生成报告(不同策略)例如用JSON
或者富文本
。但是事物是在发展的,我们也不知道未来有什么需求。例如,我们也许需要用一种全新的格式生成报告,或者是修改我们已有的一种格式。
代码示例
在这个例子中我们的不变量(或者说抽象)是Context
,Formatter
和Report
,同时Text
和Json
是我们的策略结构体。这些策略都要实现Formatter
特性。
use std::collections::HashMap;
type Data = HashMap<String, u32>;
trait Formatter {
fn format(&self, data: &Data, buf: &mut String);
}
struct Report;
impl Report {
// Write should be used but we kept it as String to ignore error handling
fn generate<T: Formatter>(g: T, s: &mut String) {
// backend operations...
let mut data = HashMap::new();
data.insert("one".to_string(), 1);
data.insert("two".to_string(), 2);
// generate report
g.format(&data, s);
}
}
struct Text;
impl Formatter for Text {
fn format(&self, data: &Data, buf: &mut String) {
for (k, v) in data {
let entry = format!("{} {}\n", k, v);
buf.push_str(&entry);
}
}
}
struct Json;
impl Formatter for Json {
fn format(&self, data: &Data, buf: &mut String) {
buf.push('[');
for (k, v) in data.into_iter() {
let entry = format!(r#"{{"{}":"{}"}}"#, k, v);
buf.push_str(&entry);
buf.push(',');
}
buf.pop(); // remove extra , at the end
buf.push(']');
}
}
fn main() {
let mut s = String::from("");
Report::generate(Text, &mut s);
assert!(s.contains("one 1"));
assert!(s.contains("two 2"));
s.clear(); // reuse the same buffer
Report::generate(Json, &mut s);
assert!(s.contains(r#"{"one":"1"}"#));
assert!(s.contains(r#"{"two":"2"}"#));
}
优点
主要的优点是分离关注点。举例来说,在这个例子里Report
并不知道Json
和Text
的特定实现,尽管输出的实现并不关心数据是如何被预处理、存储和抓取的。它仅仅需要知道上下文和需要实现的特定的特性和方法,就像Formatter
和run
。
缺点
对于每个策略,必须至少实现一个模块,因此模块的数量会随着策略数量增加。如果有很多策略可供选择,那么用户就必须知道策略之间的区别。
讨论
在前面的例子中所有的策略实现都在一个文件中。提供不同策略的方式包括:
- 所有都在一个文件中(如本例所示,类似于被分离为模块)
- 分离成模块,例如
formatter::json
模块、formatter::text
模块 - 使用编译器特性标志,例如
json
特性、text
特性 - 分离成不同的库,例如
json
库、text
库
Serde库是策略模式的一个实践的好例子。Serde通过手动实现Serialize
和Deserialize
特性支持完全定制化序列化的行为。例如,我们可以轻松替换serde_json
为serde_cbor
因为它们暴露相似的方法。有了它,库serde_transcode
更有用和符合人体工程学。
不过,我们在Rust中不需要特性来实现这个模式。
下面这个玩具例子演示了用Rust的闭包
来实现策略模式的思路:
struct Adder;
impl Adder {
pub fn add<F>(x: u8, y: u8, f: F) -> u8
where
F: Fn(u8, u8) -> u8,
{
f(x, y)
}
}
fn main() {
let arith_adder = |x, y| x + y;
let bool_adder = |x, y| {
if x == 1 || y == 1 {
1
} else {
0
}
};
let custom_adder = |x, y| 2 * x + y;
assert_eq!(9, Adder::add(4, 5, arith_adder));
assert_eq!(0, Adder::add(0, 0, bool_adder));
assert_eq!(5, Adder::add(1, 3, custom_adder));
}
事实上,Rust已经将这个思路用于Option
的map
方法:
fn main() {
let val = Some("Rust");
let len_strategy = |s: &str| s.len();
assert_eq!(4, val.map(len_strategy).unwrap());
let first_byte_strategy = |s: &str| s.bytes().next().unwrap();
assert_eq!(82, val.map(first_byte_strategy).unwrap());
}