策略模式的应用实践

我的工作需要写一个话单转换工具，在写这个工具的过程中，发现整个实现恰恰可以说是策略模式最好的体现。也许用这个例子来说明策略模式的应用，最是合适。该话单转换工具的目的，是将某个服务提供商的话单文本文件，转换为另一个服务提供商的话单文本文件。如将联通的话单格式转换为移动的话单格式。而话单转换工具的要求，是希望能实现多个服务提供商话单文本文件的互相转换。

我们来分析一下任务。首先，各种服务提供商的话单格式，无疑是不相同的。例如，话单采集后，字段的顺序，字段的宽度以及字段间的分隔符，都不相同。但是，从总体上来说，话单的表现形式是大致相同的，这为我们实现话单转换提供了一个技术上可行的前提。

所谓话单转换，就是需要将一个话单文本文件读出，然后对每一行的字符串进行识别后，再转换为符合相对应的服务提供商标准的话单文本文件。操作很简单，就是文本文件的读写而已，不同的就在于转换的方法。根据服务提供商标准的不同，我们应该为每一种转换提供相对应的算法。而所谓策略模式，正是对算法的包装和抽象，将算法的责任和其本身分离。所以，我们现在要做的工作就是将转换话单的算法抽象出来。

根据工具的要求，话单转换应该包括3个方法：
1、将文件读出的一行字符串转换为对应的话单对象；
2、将一种话单对象转换为另一种话单对象；
3、将话单对象转换为字符串，以方便写入话单文本文件；

根据以上的分析，我们还需要为不同的话单格式建立相应的对象。例如：网通、联通和移动的话单格式对象分别为：

public class CNCCdr
{
    //网通话单格式对象的公共属性；
}
public class CUCCdr
{
    //联通话单格式对象的公共属性；
}
public class CMCdr
{
    //移动话单格式对象的公共属性；
}

接下来就应该实现话单转换的算法了。首先需要将算法进行抽象，而进行抽象的最佳选择莫过于使用接口，例如我们定义一个用于话单转换的接口ICdrConvert：
public interface ICdrConvert
{
}
按照如前的分析，在接口中应该包括三个转换方法。但是现在有个问题，就是转换的话单对象。由于方法在接口中，为一个抽象。而话单对象可能有多种，具体转换为何种话单对象，需要到具体实现时才能决定。因此，在接口方法中，无论返回类型，还是传入参数，涉及到的话单对象只能是抽象的。也许我们可以考虑System.Object来表示话单对象，但更好的办法是为所有的话单对象也提供一个抽象接口。

由于从目前的分析来看，抽象话单对象并没有一个公共的方法，所以这个抽象的话单接口，是一个标识接口：
public interface ICdrRecord
{
}

现在，可以对转换接口的方法进行定义了：

public interface ICdrConvert
{
    ICdrRecord Convert(string record);
    ICdrRecord Convert(ICdrRecord record);
    string Convert(ICdrRecord record);
}

自然，这样的接口定义无法通过编译。为什么呢？是因为第二个方法的签名与第三个方法的签名重复了（方法的签名和返回类型无关）。因此，我们需要为第三个方法修改名字。

但我们仔细想想，第三个方法的转换在转换接口中是必要的吗？该方法的任务是将一个话单对象转换为string类型。实际上这个责任，并不需要专门的转换对象来完成，而应属于话单对象本身的责任。再想想.Net中，所有对象均派生于System.Object，而object类型均提供了ToString()方法。

从设计的角度来看，最好的办法，是在具体的话单对象中override System.Object的ToString()方法，而不是在转换对象中，提供该转换算法。

不过考虑到，在话单处理中，更多地会调用抽象话单接口类型的对象，也许我们将ToString()方法抽象到接口ICdrRecord中会更好。

public interface ICdrRecord
{
    string ToString();
}
public interface ICdrConvert
{
    ICdrRecord Convert(string record);
    ICdrRecord Convert(ICdrRecord record);
}


而具体的话单对象，就应该实现ICdrRecord接口了。因为各话单对象均继承了System.Object，则间接地继承了object对象的ToString()方法，所以，话单对象应该重写该方法：

public class CNCCdr: ICdrRecord
{
    //网通话单格式对象的公共属性；

    //重写object的ToString()方法，同时也实现了接口ICdrRecord的ToString()方法；
    public override string ToString()
    {
        //实现具体的内容；
    }
}
public class CUCCdr: ICdrRecord
{
    //联通话单格式对象的公共属性；

    //重写object的ToString()方法，同时也实现了接口ICdrRecord的ToString()方法；
    public override string ToString()
    {
        //实现具体的内容；
    }
}
public class CMCdr: ICdrRecord
{
    //移动话单格式对象的公共属性；

    //重写object的ToString()方法，同时也实现了接口ICdrRecord的ToString()方法；
    public override string ToString()
    {
        //实现具体的内容；
    }
}


下面就是关键的实现了。由于我们已经为转换算法进行了抽象，因此根据策略模式来实现具体的转换算法，就是水到渠成的事情了。实现代码之前，先来看看UML类图：
 tragedy.gif

注意看橙色部分，这一部分即为策略模式的主体。接口ICdrConvert为抽象策略角色，类CNCToCUC，CUCToCM为具体策略角色，它们分别实现了将网通话单转换为联通话单，联通话单转换为中国移动话单的算法。根据实际需要，还可以添加多个类似的具体策略角色，并实现ICdrConvert接口：

public class CNCToCUC:ICdrConvert
{
    public ICdrRecord Convert(string record)
    {
        //实现具体的转换算法；
    }
    public ICdrRecord Convert(ICdrRecord record)
    {
        //实现具体的转换算法；
    }
}

类CUCToCM的实现相似，不再重复。

那么通过策略模式实现，究竟有什么好处呢？请大家注意上图的CdrOp类。该类是抽象类，它提供了一个构造函数，可以传递ICdrConvert对象：

public abstract class CdrOp
{
    protected ICdrConvert _convert;
    protected string _sourceFileName;
    protected string _targetFileName;
    
    public CdrOp(string soureFileName,string targetFileName,ICdrConvert convert)
    {
        _sourceFileName = soureFileName;
        _targetFileName = targetFileName;
        _convert = convert;
    }

    public abstract void HandleCdr();    
}


类CdrFileOp继承了抽象类CdrOp：

public class CdrFileOp
{
    public override void HandleCdr()        
    {
        Read();
        Write();
    }
    
    private string Read()
    {
        using (StreamReader sd = new StreamReader(_sourceFileName))
        {    
            ICdrRecord cdr = null;    
            string line;
            while ((line = sd.ReadLine()) != null)
            {
                //首先调用ICdrRecord Convert(string record)方法；
                //再调用ICdrRecord Convert(ICdrRecord record)方法；
                //至于实现的是何种转换，由构造函数传入的ICdrConvert对象决定；
                cdr = _convert.Convert(_convert.Convert(line));
                _list.Add(cdr);                        
            }
        }
    }

    private void Write()
    {
        using (StreamWriter sw = new StreamWriter(_targetFileName,true))
        {                
            sw.Write(head.ToString());
            foreach (ICdrRecord record in _list)
            {
                sw.Write(record.ToString());
            }
        }
    }

    private ArrayList _list = new ArrayList();
}


这个类，实现了抽象类CdrOp的HandleCdr()方法。但具体的实现细节则是在私有方法Read()和Write()中完成的（根据实际情况，也可以把Read和Write方法作为公共抽象方法或保护方法，放到抽象类CdrOp中，而在抽象类CdrOp中具体提供HandleCdr方法的实现，该方法调用Read和Write方法，这样就使用了模版方法模式）。

注意看Read和Write方法中，没有一个具体类。不管是话单对象，还是话单转换对象，均是抽象接口对象。尤其是在Read()方法中，调用了_Convert的Convert方法：
cdr = _convert.Convert(_convert.Convert(line));

其中，内部的Convert方法，即_convert.Convert(line)，是将读出来的字符串转换为ICdrRecord对象，然后通过调用_convert.Convert(ICdrRecord record)方法，再将该对象转换为另一种话单格式对象，但类型仍然属于ICdrRecord。

那么在这些转换过程中，究竟转换成了哪一种话单格式对象呢？这是由_convert字段来决定的。而这个对象则是由构造函数的参数中传递进来的。

同样的道理，在Write()方法中，大家也可以看到为所有话单对象抽象为一个接口ICdrRecord的好处。通过ICdrRecord调用ToString()方法，避免了在CdrFileOp中引入具体对象。要知道，程序一旦引入具体对象，则耦合性就高了。一旦需求发生改变，就需要对编码进行修改。

有了以上的架构，客户端调用就非常方便了：

public class Client
{
    public static void Main()
    {
        string sourceFileName = @"c:\CNCCdr.txt";
        string target1= @"c:\CUCCdr.txt";
        string target2= @"c:\CMCdr.txt";
        
        //将网通话单转换为联通话单；
        ICdrOp op1 = new CdrFileOp(sourceFileName,target1,new CNCToCUC());
        op1.HandleCdr();

        //将刚才转换生成的联通话单转换为移动话单；
        ICdrOp op2 = new CdrFileOp(target1,target2,new CUCToCM());
        op2.HandleCdr();        
    }
}


当然，我们还可以引入工厂模式来创建CdrFileOp对象。或者将ICdrConvert对象设置为CdrFileOp的公共属性，而非通过构造函数来传入。

通过本文的讲解，你会发现策略模式并没有什么神秘的，无非还是一种对象的抽象，唯一不同的是，策略模式是对算法的抽象而已。所以，“抽象才是硬道理”，当我们在作面向对象设计时，需时时刻刻记住这句话啊！

posted on 2005-02-23 19:45 张逸 阅读(4947) 评论(18)  编辑 收藏 网摘 所属分类: Design & Pattern

评论

#1楼 2005-02-24 00:18 CsOver

好文章!看了一遍,有点难.先收着!   回复  引用    

#2楼 2005-02-24 11:20 samuel      

学而不思则罔，思而不学则殆.
Nice!   回复  引用  查看    

#3楼 2005-02-26 21:45 吕震宇      

好久没有看到你写的文章了：）不错！解决了关键的转换问题。不过我还是想谈谈我的想法：

1）目前只有联通、网通、移动三家公司，所以转换策略仅有两个。一旦公司数增加到五家或更多，策略就会急剧增长。是否可以考虑设立一个内部“格式”，其它格式都向这个格式看齐，以控制变化。

2）cdr = _convert.Convert(_convert.Convert(line));这条命令让我思考了半天。后来才反映过来此_convert.Convert与彼_convert.Convert不是一个Convert，应用了多态在里面。但并没有很好的体现“代码就是最好的注释”，因为这两个Convert的含义孑然不同。后来我才注意到，策略的命名是CNCToCUC，隐含的规定了数据的来源与数据的去处。所以_convert.Convert(line)是将源转换为“公共格式”（我是这么理解的），而后一个_convert.Convert是将公共格式转换为目标格式，两个Convert虽然名字相同意义确完全不同。是否可以考虑隔离接口？

我想，是否可以设计多个Reader与Writer，然后通过依赖注入来实现动态组合。Reader的功能是将一个格式转换成“公共”格式，而Writer是将公共格式转换成目标格式。其实XML、Memory Stream、File等就有很多的Reader与Writer相互转换（更象装饰模式）。   回复  引用  查看    

#4楼[楼主] 2005-02-28 13:12 wayfarer      

谢谢吕震宇！

第二个建议很好，我在分析对象责任的时候，看来出现了错误。确实应该将这两个不同的Convert方法分离开。不过方法public ICdrRecord Convert(string record)，并非是将其转换为公共格式，而是将一个字符串转换为具体的话单对象。因此，这个方法应该放到具体的话单对象中。

你说的第一个建议固然是好，可惜从我要实现的业务来看，不太可能。因为网通、联通和移动的话单不仅格式不一样，某些字段也不相同。如网通话单中，有些字段在联通中根本就没有。因此，要建立公共格式，至少需要一个标准才行，相对来说，这是比较困难的。

不过，可以以这个例子做个假设，写出更完美的方案来。   回复  引用  查看    

#5楼 2005-03-02 08:55 吕震宇      

呵呵，好！其实只有针对具体的问题，模式才可能发挥作用，毕竟设计模式的目的也为的是更好的解决问题，而不是花架子。一切从实际出发才行。

我对实际情况不太了解，所以才提出了“公共格式”，现在看来没有什么必要了。   回复  引用  查看    

#6楼 2005-03-06 01:06 寒枫天伤

本期博客园期刊使用了您的这篇文章，如果有异议，请发邮件到William_Fire@126.com   回复  引用    

#7楼 2005-05-09 23:16 pppp

如果就这个例子的话，用Templet Method模式应该也可以吧，把整体算法都写在抽象基类里作为模版，而将热点Read();和Write();方法做成virtual的在具体的子类里override

不过聚合优先于继承，策略模式应该更加灵活些，至少策略类还可以重用   回复  引用    

#8楼[楼主] 2005-05-10 08:59 wayfarer      

@pppp:
（根据实际情况，也可以把Read和Write方法作为公共抽象方法或保护方法，放到抽象类CdrOp中，而在抽象类CdrOp中具体提供HandleCdr方法的实现，该方法调用Read和Write方法，这样就使用了模版方法模式）。

这一点我已在文中说明。本文的关键不在于Read和Write方法，而是构造函数中传递的参数ICdrConvert对象，这才是策略模式的应用。   回复  引用  查看    

#9楼 2005-08-11 16:30 一一[未注册用户]

现在总算是能看明白这种程度的文章了！

在过一段时间就能给出不同的意见和看法了！

高兴一小会儿！   回复  引用    

#10楼 2005-12-30 11:38 milkcow[未注册用户]

看到中间才反应过来不是java，汗....
UML图中好像CdrOp和ICdrconvert那根线应该反过来把,还少了个箭头:)
  回复  引用    

#11楼 2006-06-12 18:21 txd_lf[未注册用户]

几个转换类实在是没有必要，如果需要转换的格式增多，想想吧，要实现得类太多了。确立一个中间格式虽然困难但一定可行。你说的“如网通话单中，有些字段在联通中根本就没有”，那你怎么转换他们呢~既然这个可以办到，那么就可以和中间格式互相转化，所以对于这篇文章模式虽然应用的好，但设计应该多多优化。
还有一个就是我实在看不出来CdrOp和CdrFileOp两个类到底怎么回事，还请指教   回复  引用    

#12楼 2007-01-16 17:26 Kim[未注册用户]

CdrOp与CdrFileOp 是为了抽象数据源的读取吗？   回复  引用    

#13楼 2008-01-18 14:17 kevin_supersun[未注册用户]

CdrFileOp是CdrOp的功能实现，所以从现实意义上来看，CdrFileOp是一组功能的集合，为什么CdrOp不以接口的方式出现而是使用抽象类呢？   回复  引用    

#14楼[楼主] 2008-01-21 09:21 Bruce Zhang      

@kevin_supersun
如果不考虑单继承的约束，最佳实践是优先使用抽象类而不是接口。   回复  引用  查看    

#15楼 2008-08-21 23:14 无恙      

我觉得这个接口
public interface ICdrConvert
{
ICdrRecord Convert(string record);
ICdrRecord Convert(ICdrRecord record);
}
里面的两个方法为什么不合并一下？
不觉得有太大的必要区分开来，直接一个ICdrRecord Convert(string record)就可以了，
这样也不会有后面这段_convert.Convert(_convert.Convert(line))让人觉得有点奇怪的代码。   回复  引用  查看    

#16楼 2008-12-05 18:15 坷垃和克拉      

有点晦涩   回复  引用  查看    

#17楼 2009-03-23 11:10 重庆串串      

没看懂.....   回复  引用  查看    




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