24.设计模式-Strategy（策略）

一、模式定义与核心价值

策略模式是一种行为型设计模式，其核心目标是定义一系列算法族，并将每个算法封装为独立对象，使其可动态替换。该模式通过解耦算法定义与使用逻辑，实现以下核心价值：

1. 消除条件分支：避免大量if-else或switch-case硬编码，提升代码可维护性（如电商促销活动的多算法切换）
2. 开放扩展性：新增算法无需修改现有代码，符合开闭原则（如导航系统中新增骑行路线策略）
3. 运行时灵活性：客户端可动态选择算法（如投资系统中的价值投资、成长投资策略切换）

经典场景：

• 支付网关的多渠道计费规则（微信支付、支付宝的费率计算）
• 游戏角色的技能释放策略（普攻、连招、必杀技）
• 数据压缩格式选择（ZIP、RAR、7z算法的动态切换）

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二、模式组成与UML类图

核心角色

1. Strategy（策略接口）：

• • 定义算法的公共接口（如calculate()）

1. ConcreteStrategy（具体策略）：

• • 实现接口的具体算法（如满减策略、折扣策略）

1. Context（上下文）：

• • 持有策略引用，通过接口调用算法（如订单结算系统）

UML类图

classDiagram
    class Context {
        -strategy: Strategy
        +setStrategy(Strategy)
        +executeStrategy()
    }

    interface Strategy {
        <<interface>>
        +execute()
    }

    class ConcreteStrategyA {
        +execute()
    }

    class ConcreteStrategyB {
        +execute()
    }

    Context --> Strategy
    Strategy <|.. ConcreteStrategyA
    Strategy <|.. ConcreteStrategyB

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三、代码实现示例

场景：电商促销系统实现动态折扣策略（满减、百分比折扣、会员专属折扣）

1. 策略接口与实现

// 抽象策略接口
interface DiscountStrategy {
    double calculateDiscount(double originalPrice);
}

// 具体策略：满减策略
class FullReductionStrategy implements DiscountStrategy {
    @Override
    public double calculateDiscount(double price) {
        return price > 200 ? price - 50 : price; // 满200减50
    }
}

// 具体策略：八折策略 
class PercentageDiscountStrategy implements DiscountStrategy {
    @Override
    public double calculateDiscount(double price) {
        return price * 0.8;
    }
}

2. 上下文类

class ShoppingCart {
    private DiscountStrategy strategy;

    public void setStrategy(DiscountStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public double checkout(double originalPrice) {
        if (strategy == null) throw new IllegalStateException("未选择折扣策略");
        return strategy.calculateDiscount(originalPrice);
    }
}

3. 客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart cart = new ShoppingCart();

        // 动态切换策略
        cart.setStrategy(new FullReductionStrategy());
        System.out.println("满减后价格：" + cart.checkout(250)); // 输出200.0

        cart.setStrategy(new PercentageDiscountStrategy());
        System.out.println("八折后价格：" + cart.checkout(250)); // 输出200.0
    }
}

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四、工业级源码应用

1. Java集合框架

• • Comparator接口是典型策略模式，通过实现compare()方法定义不同排序策略（如Collections.sort()的定制排序）

1. Spring框架

• • 资源加载策略：ResourceLoader使用Resource策略接口支持类路径、文件系统、URL等多种资源加载方式
  • 事务管理：PlatformTransactionManager定义事务策略，DataSourceTransactionManager和JpaTransactionManager为具体实现

1. 智能合约开发

• • DeFi协议中动态定价机制（如线性定价与二次曲线定价策略的动态切换）

interface IPricingStrategy {
  function calculatePrice(uint256 amount) external view returns (uint256);
}
contract TokenSale {
  IPricingStrategy public strategy;
  function setStrategy(address _strategy) external onlyOwner {
    strategy = IPricingStrategy(_strategy);
  }
}

1. Android UI系统

• • 动画插值器（TimeInterpolator）：LinearInterpolator、AccelerateDecelerateInterpolator等策略实现动画速率曲线

1. 机器学习框架

• • Scikit-learn的模型评估模块：scoring参数接受不同评估策略（准确率、F1值、AUC等）

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五、模式对比与选型建议

对比维度	策略模式	工厂模式
核心目标	算法行为的动态切换	对象创建的解耦
扩展方向	横向扩展算法族	纵向扩展产品族
典型应用	支付费率计算、路由规划	数据库连接池、日志器

最佳实践建议：

1. 识别变化点：将频繁变更的算法逻辑剥离为策略类（如网页3的导航路线规划场景）
2. 策略轻量化：避免策略类携带过多状态，优先设计无状态策略对象
3. 结合注解：Spring项目中可用@Qualifier注解动态注入策略实现

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总结

策略模式通过算法封装与动态委派的机制，在电商促销、金融交易、智能合约等场景展现了强大的灵活性。其与工厂模式、模板方法模式的组合使用（如网页9的C++交易系统案例），更能构建出高扩展性的系统架构。开发者应重点识别业务中的高频变更算法，通过策略模式实现业务规则与执行逻辑的优雅解耦。