60 | 策略模式（上）：如何避免冗长的if-else/switch分支判断代码？

王争 2020-03-20

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讲述：冯永吉大小：6.97M时长：07:36

上两节课中，我们学习了模板模式。模板模式主要起到代码复用和扩展的作用。除此之外，我们还讲到了回调，它跟模板模式的作用类似，但使用起来更加灵活。它们之间的主要区别在于代码实现，模板模式基于继承来实现，回调基于组合来实现。

今天，我们开始学习另外一种行为型模式，策略模式。在实际的项目开发中，这个模式也比较常用。最常见的应用场景是，利用它来避免冗长的 if-else 或 switch 分支判断。不过，它的作用还不止如此。它也可以像模板模式那样，提供框架的扩展点等等。

对于策略模式，我们分两节课来讲解。今天，我们讲解策略模式的原理和实现，以及如何用它来避免分支判断逻辑。下一节课，我会通过一个具体的例子，来详细讲解策略模式的应用场景以及真正的设计意图。

话不多说，让我们正式开始今天的学习吧！

策略模式的原理与实现

策略模式，英文全称是 Strategy Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》一书中，它是这样定义的：

Define a family of algorithms, encapsulate each one, and make them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients that use it.

翻译成中文就是：定义一族算法类，将每个算法分别封装起来，让它们可以互相替换。策略模式可以使算法的变化独立于使用它们的客户端（这里的客户端代指使用算法的代码）。

我们知道，工厂模式是解耦对象的创建和使用，观察者模式是解耦观察者和被观察者。策略模式跟两者类似，也能起到解耦的作用，不过，它解耦的是策略的定义、创建、使用这三部分。接下来，我就详细讲讲一个完整的策略模式应该包含的这三个部分。

1. 策略的定义

策略类的定义比较简单，包含一个策略接口和一组实现这个接口的策略类。因为所有的策略类都实现相同的接口，所以，客户端代码基于接口而非实现编程，可以灵活地替换不同的策略。示例代码如下所示：

public interface Strategy {

void algorithmInterface();

}

public class ConcreteStrategyA implements Strategy {

@Override

public void algorithmInterface() {

//具体的算法...

}

}

public class ConcreteStrategyB implements Strategy {

@Override

public void algorithmInterface() {

//具体的算法...

}

}

2. 策略的创建

因为策略模式会包含一组策略，在使用它们的时候，一般会通过类型（type）来判断创建哪个策略来使用。为了封装创建逻辑，我们需要对客户端代码屏蔽创建细节。我们可以把根据 type 创建策略的逻辑抽离出来，放到工厂类中。示例代码如下所示：

public class StrategyFactory {

private static final Map strategies = new HashMap<>();

static {

strategies.put("A", new ConcreteStrategyA());
strategies.put("B", new ConcreteStrategyB());

}

public static Strategy getStrategy(String type) {

if (type == null || type.isEmpty()) {
  throw new IllegalArgumentException("type should not be empty.");
}
return strategies.get(type);

}

}

一般来讲，如果策略类是无状态的，不包含成员变量，只是纯粹的算法实现，这样的策略对象是可以被共享使用的，不需要在每次调用 getStrategy() 的时候，都创建一个新的策略对象。针对这种情况，我们可以使用上面这种工厂类的实现方式，事先创建好每个策略对象，缓存到工厂类中，用的时候直接返回。

相反，如果策略类是有状态的，根据业务场景的需要，我们希望每次从工厂方法中，获得的都是新创建的策略对象，而不是缓存好可共享的策略对象，那我们就需要按照如下方式来实现策略工厂类。

public class StrategyFactory {

public static Strategy getStrategy(String type) {

if (type == null || type.isEmpty()) {
  throw new IllegalArgumentException("type should not be empty.");
}
if (type.equals("A")) {
  return new ConcreteStrategyA();
} else if (type.equals("B")) {
  return new ConcreteStrategyB();
}
return null;

}

}

3. 策略的使用

刚刚讲了策略的定义和创建，现在，我们再来看一下，策略的使用。

我们知道，策略模式包含一组可选策略，客户端代码一般如何确定使用哪个策略呢？最常见的是运行时动态确定使用哪种策略，这也是策略模式最典型的应用场景。

这里的“运行时动态”指的是，我们事先并不知道会使用哪个策略，而是在程序运行期间，根据配置、用户输入、计算结果等这些不确定因素，动态决定使用哪种策略。接下来，我们通过一个例子来解释一下。

// 策略接口：EvictionStrategy

// 策略类：LruEvictionStrategy、FifoEvictionStrategy、LfuEvictionStrategy…

// 策略工厂：EvictionStrategyFactory

public class UserCache {

private Map cacheData = new HashMap<>();

private EvictionStrategy eviction;

public UserCache(EvictionStrategy eviction) {

this.eviction = eviction;

}

//…

}

// 运行时动态确定，根据配置文件的配置决定使用哪种策略

public class Application {

public static void main(String[] args) throws Exception {

EvictionStrategy evictionStrategy = null;
Properties props = new Properties();
props.load(new FileInputStream("./config.properties"));
String type = props.getProperty("eviction_type");
evictionStrategy = EvictionStrategyFactory.getEvictionStrategy(type);
UserCache userCache = new UserCache(evictionStrategy);
//...

}

}

// 非运行时动态确定，在代码中指定使用哪种策略

public class Application {

public static void main(String[] args) {

//...
EvictionStrategy evictionStrategy = new LruEvictionStrategy();
UserCache userCache = new UserCache(evictionStrategy);
//...

}

}

从上面的代码中，我们也可以看出，“非运行时动态确定”，也就是第二个 Application 中的使用方式，并不能发挥策略模式的优势。在这种应用场景下，策略模式实际上退化成了“面向对象的多态特性”或“基于接口而非实现编程原则”。

如何利用策略模式避免分支判断？

实际上，能够移除分支判断逻辑的模式不仅仅有策略模式，后面我们要讲的状态模式也可以。对于使用哪种模式，具体还要看应用场景来定。 策略模式适用于根据不同类型的动态，决定使用哪种策略这样一种应用场景。

我们先通过一个例子来看下，if-else 或 switch-case 分支判断逻辑是如何产生的。具体的代码如下所示。在这个例子中，我们没有使用策略模式，而是将策略的定义、创建、使用直接耦合在一起。

public class OrderService {

public double discount(Order order) {

double discount = 0.0;
OrderType type = order.getType();
if (type.equals(OrderType.NORMAL)) { // 普通订单
  //...省略折扣计算算法代码
} else if (type.equals(OrderType.GROUPON)) { // 团购订单
  //...省略折扣计算算法代码
} else if (type.equals(OrderType.PROMOTION)) { // 促销订单
  //...省略折扣计算算法代码
}
return discount;

}

}

如何来移除掉分支判断逻辑呢？那策略模式就派上用场了。我们使用策略模式对上面的代码重构，将不同类型订单的打折策略设计成策略类，并由工厂类来负责创建策略对象。具体的代码如下所示：

// 策略的定义

public interface DiscountStrategy {

double calDiscount(Order order);

}

// 省略NormalDiscountStrategy、GrouponDiscountStrategy、PromotionDiscountStrategy类代码…

// 策略的创建

public class DiscountStrategyFactory {

private static final Map strategies = new HashMap<>();

static {

strategies.put(OrderType.NORMAL, new NormalDiscountStrategy());
strategies.put(OrderType.GROUPON, new GrouponDiscountStrategy());
strategies.put(OrderType.PROMOTION, new PromotionDiscountStrategy());

}

public static DiscountStrategy getDiscountStrategy(OrderType type) {

return strategies.get(type);

}

}

// 策略的使用

public class OrderService {

public double discount(Order order) {

OrderType type = order.getType();
DiscountStrategy discountStrategy = DiscountStrategyFactory.getDiscountStrategy(type);
return discountStrategy.calDiscount(order);

}

}

重构之后的代码就没有了 if-else 分支判断语句了。实际上，这得益于策略工厂类。在工厂类中，我们用 Map 来缓存策略，根据 type 直接从 Map 中获取对应的策略，从而避免 if-else 分支判断逻辑。等后面讲到使用状态模式来避免分支判断逻辑的时候，你会发现，它们使用的是同样的套路。本质上都是借助“查表法”，根据 type 查表（代码中的 strategies 就是表）替代根据 type 分支判断。

但是，如果业务场景需要每次都创建不同的策略对象，我们就要用另外一种工厂类的实现方式了。具体的代码如下所示：

public class DiscountStrategyFactory {

public static DiscountStrategy getDiscountStrategy(OrderType type) {

if (type == null) {
  throw new IllegalArgumentException("Type should not be null.");
}
if (type.equals(OrderType.NORMAL)) {
  return new NormalDiscountStrategy();
} else if (type.equals(OrderType.GROUPON)) {
  return new GrouponDiscountStrategy();
} else if (type.equals(OrderType.PROMOTION)) {
  return new PromotionDiscountStrategy();
}
return null;

}

}

这种实现方式相当于把原来的 if-else 分支逻辑，从 OrderService 类中转移到了工厂类中，实际上并没有真正将它移除。关于这个问题如何解决，我今天先暂时卖个关子。你可以在留言区说说你的想法，我在下一节课中再讲解。

重点回顾

好了，今天的内容到此就讲完了。我们一块来总结回顾一下，你需要重点掌握的内容。

策略模式定义一族算法类，将每个算法分别封装起来，让它们可以互相替换。策略模式可以使算法的变化独立于使用它们的客户端（这里的客户端代指使用算法的代码）。

策略模式用来解耦策略的定义、创建、使用。实际上，一个完整的策略模式就是由这三个部分组成的。

策略类的定义比较简单，包含一个策略接口和一组实现这个接口的策略类。

策略的创建由工厂类来完成，封装策略创建的细节。

策略模式包含一组策略可选，客户端代码如何选择使用哪个策略，有两种确定方法：编译时静态确定和运行时动态确定。其中，“运行时动态确定”才是策略模式最典型的应用场景。

除此之外，我们还可以通过策略模式来移除 if-else 分支判断。实际上，这得益于策略工厂类，更本质上点讲，是借助“查表法”，根据 type 查表替代根据 type 分支判断。

课堂讨论

今天我们讲到，在策略工厂类中，如果每次都要返回新的策略对象，我们还是需要在工厂类中编写 if-else 分支判断逻辑，那这个问题该如何解决呢？

欢迎留言和我分享你的想法。如果有收获，也欢迎你把这篇文章分享给你的朋友。

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张创琦

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精选留言(108)

• 
  宁锟
  仍然可以用查表法，只不过存储的不再是实例，而是class，使用时获取对应的class，再通过反射创建实例
  2020-03-20
  _18
  _200

• 
  下雨天
  策略模式和工厂模式区别：
  工厂模式
  1.目的是创建不同且相关的对象
  2.侧重于”创建对象”
  3.实现方式上可以通过父类或者接口
  4.一般创建对象应该是现实世界中某种事物的映射，有它自己的属性与方法！
  策略模式
  1.目的实现方便地替换不同的算法类
  2.侧重于算法(行为)实现
  3.实现主要通过接口
  4.创建对象对行为的抽象而非对对象的抽象，很可能没有属于自己的属性。
  2020-03-20
  _2
  _63

• 
  Michael
  一般而言Java web开发中我们均使用spring框架，可以使用运行时自定义注解给具体的策略类打上注解，将具体的策略类放于spring 容器中，工厂中注入直接根据类型获取即可.不实用spring框架的话，也可以用Java的反射做到获取到具体的策略类
  2020-03-20
  
  __29

• 
  攻城拔寨
  策略模式通常跟工厂一起配合使用。
  策略侧重如何灵活选择替换，
  工厂侧重怎么创建实例
  2020-03-20
  
  __18

• 
  zhengyu.nie
  查表策略还是挺常见的，搭配java.util.function各种接口挺好用的。
  private final Map> PHONEFUN_FACTORY =
  ImmutableMap.of(
  MessageDestination.LEGAL_PERSON.name(), legalPersonPhoneFunc(),
  MessageDestination.ACTUAL_CONTROL.name(), actualPersonPhoneFunc()
  );
  我比较喜欢建一个StrategyContext类，简单工厂+策略模式。
  Context类存在一个成员变量xxx，new StrategyContext(xxx).apply();
  然后StrategyContext内部存放一个表，value是一堆function，通过成员变量查表找对应的func.apply即可
  2020-05-06
  
  _14

• 
  Jasongrass
  if else 不是必须要解决的问题，如果放在工厂类中，逻辑比较简单，未来的变动也不会很大，就是 OK 的。
  2020-03-23
  _4
  _10

• 
  东征
  仍然使用查表法，表中存类型和class，根据类型获取对象时，使用class动态创建。或者表中存类型和一个创建函数，根据类型获取对象时，获取到创建函数，调用创建函数创建新对象（java里可以用lambda或者对象代替函数）
  2020-04-03
  _1
  _6

Geek3231cf
可以在策略接口中，再抽象出来一个bool switch(T condition)方法，将判断移至具体策略实现类
工厂中getDiscountStrategy()方法中拿到所有策略类，根据condition找到符合的策略
伪代码：
DiscountStrategy getDiscountStrategy(T condition)
{
allStartegys.foreach(
if(switch(condition)
return thisStartegy;
))}
使用起来就是DiscountStrategyFactory.getDiscountStrategy(condition).discount(order);
2020-03-20
1
_5

• 
  Jxin
  1.业务代码少用反射。这个场景和原型模式的应用场景很贴合。依旧是type查表，只是每次使用的都是type对应策略实例的copy对象。详细请参照spring原型模式的实现。
  2.往往业务场景里面，往往不是选择策略这一场景，而是编排策略这一场景。即利用type查表拿出一堆要用到的策略，并按顺序去执行。对于这种场景，栏主怎么看？
  2020-03-20
  _5
  _5

• 
  卖火柴的托儿索
  这个策略和多态有什么区别？感觉用法差不多
  作者回复: 完全两个东西 一个是模式 一个是技术 一个侧重应用场景 一个侧重代码实现