[Python设计模式] 第2章 商场收银软件——策略模式

github地址: https://github.com/cheesezh/python_design_patterns

题目

设计一个控制台程序, 模拟商场收银软件，根据客户购买商品的单价和数量，计算总价。

基础版本

price = float(input("输入商品单价:"))
number = int(input("输入商品数量:"))
total = (price * number)
print("当前总价: %.2f" % total)

输入商品单价:40
输入商品数量:9
当前总价: 360.00

点评

上述程序仅仅实现了基本功能，但是当商场有打折活动，例如八折，五折等，就不满足需求了，折扣的方法还可能有满减活动，例如满300减100，满500减200等。假设只有打折和满减两种促销活动，那么这就很像上一章节的计算器，支持正常收费，打折活动和满减活动三种计算方法，可以用简单工厂方法实现。

改进版本1.0——简单工厂模式

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class CashBase():
    """
    基础类
    """
    __metaclass__ = ABCMeta
    
    def __init__(self):
        self.final_price = None
        
    @abstractmethod
    def accept_cash(self):
        pass

class CashNormal(CashBase):
    """
    正常收费
    """
    
    def accept_cash(self, money):
        self.final_price = money
        return self.final_price

class CashRebate(CashBase):
    """
    打折活动
    """
    def __init__(self, rebate):
        self.rebate = rebate
    
    def accept_cash(self, money):
        self.final_price = money * self.rebate
        return self.final_price

class CashReturn(CashBase):
    """
    满减活动
    """
    def __init__(self, return_condition, return_money):
        self.return_condition = return_condition
        self.return_money = return_money
        
    def accept_cash(self, money):
        if money >= self.return_condition:
            self.final_price = money - self.return_money
        else:
            self.final_price = money
        return self.final_price

class CashFactory():
    """
    收费方式工厂类
    """
    # 类的变量，类似静态变量，通过`类名.变量名`访问
    cash_accepter_map = {
            "正常收费": CashNormal(),
            "满300减100": CashReturn(300, 100),
            "打8折": CashRebate(0.8)
        }
    
    @staticmethod
    def createCashAccepter(cash_type):
        if cash_type in CashFactory.cash_accepter_map:
            return CashFactory.cash_accepter_map[cash_type]
        else:
            return None

客户端代码

price = float(input("输入商品单价:"))
number = int(input("输入商品数量:"))
cash_type_list = ["正常收费", "满300减100", "打8折"]
for i in cash_type_list:
    print("{}:{}".format(cash_type_list.index(i)+1, i))
cash_type_index = int(input("选择收费方式(1~3)"))

total = price * number
cash_accepter = CashFactory.createCashAccepter(cash_type_list[cash_type_index-1])
print("应收: %.2f" % total)
total = cash_accepter.accept_cash(total)
print("实收: %.2f" % total)

输入商品单价:10
输入商品数量:50
1:正常收费
2:满300减100
3:打8折
选择收费方式(1~3)3
应收: 500.00
实收: 400.00

点评

1. 如果同时支持打折和满减，需要如何处理？
2. 简单工厂模式主要解决对象的创建问题，无法解决对象经常改动的问题，例如折扣和满减力度是经常变化的，不能每次改动都改代码;
3. 算法经常改动, 需要用到策略模式；
4. 封装变化点是面向对象的一种重要的思维方式。

策略模式

该模式定义了算法家族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化，不会影响到使用算法的客户。

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class CashBase():
    """
    抽象策略:基础类
    """
    __metaclass__ = ABCMeta
    
    def __init__(self):
        self.final_price = None
        
    @abstractmethod
    def accept_cash(self):
        pass

class CashNormal(CashBase):
    """
    具体策略:正常收费
    """
    
    def accept_cash(self, money):
        self.final_price = money
        return self.final_price

class CashRebate(CashBase):
    """
    具体策略:打折活动
    """
    def __init__(self, rebate):
        self.rebate = rebate
    
    def accept_cash(self, money):
        self.final_price = money * self.rebate
        return self.final_price

class CashReturn(CashBase):
    """
    具体策略:满减活动
    """
    def __init__(self, return_condition, return_money):
        self.return_condition = return_condition
        self.return_money = return_money
        
    def accept_cash(self, money):
        if money >= self.return_condition:
            self.final_price = money - self.return_money
        else:
            self.final_price = money
        return self.final_price

class CashContext():
    """
    策略上下文类(基础版本)，用具体策略类来配置，维护一个具体策略对象的引用
    """
    def __init__(self, cash_strategy):
        self.cash_strategy = cash_strategy
    
    def get_result(slef, money):
        return self.cash_strategy.accept_cash(money)        

点评

在CashContext类中，我们需要传入一个具体策略类来进行配置，在商场收银软件这个场景中，那就是不同的收费策略，那么如何生成不同的收费策略对象呢？可以将策略模式和简单工厂相结合。

class CashContext():
    """
    策略上下文类(改进版本)，用具体策略类来配置，维护一个具体策略对象的引用
    """
    # 类的变量，类似静态变量，通过`类名.变量名`访问
    cash_accepter_map = {
            "正常收费": CashNormal(),
            "满300减100": CashReturn(300, 100),
            "打8折": CashRebate(0.8)
        }
    def __init__(self, cash_type):
        self.cash_strategy = CashContext.cash_accepter_map[cash_type]
    
    def get_result(self, money):
        return self.cash_strategy.accept_cash(money)   

客户端代码

price = float(input("输入商品单价:"))
number = int(input("输入商品数量:"))
cash_type_list = ["正常收费", "满300减100", "打8折"]
for i in cash_type_list:
    print("{}:{}".format(cash_type_list.index(i)+1, i))
cash_type_index = int(input("选择收费方式(1~3)"))

total = price * number
cash_context = CashContext(cash_type_list[cash_type_index-1])
print("应收: %.2f" % total)
total = cash_context.get_result(total)
print("实收: %.2f" % total)

输入商品单价:10
输入商品数量:10
1:正常收费
2:满300减100
3:打8折
选择收费方式(1~3)3
应收: 100.00
实收: 80.00

点评

策略模式+简单工厂和仅用简单工厂模式的区别在哪里呢？

简单工厂
cash_accepter = CashFactory.createCashAccepter(cash_type_list[cash_type_index-1])
...
total = cash_accepter.accept_cash(total)

策略模式+简单工厂
cash_context = CashContext(cash_type_list[cash_type_index-1])
...
total = cash_context.get_result(total)

• 简单工厂需要让客户端认识两个类，CashFactory和CashBase
• 策略模式+简单工厂，客户端只需要认识一个类，CashContext
• 客户端实例化的是CashContext的对象，调用的是CashContext的get_result方法，这使得具体的收费策略彻底与客户端分离，甚至连策略的基类CashBase都不需要客户端认识。

策略模式解析

1. 策略模式是一种定义一系列算法的方法，从概念上来看，所有这些算法完成的都是相同的工作，只是实现不同，它可以以相同的方式调用素有的算法，减少了各种算法类与使用算法类之间的耦合[DPE]。
2. 策略模式的Strategy层次为Context定义了一系列的可供重用的算法或行为。继承有助于析取出这些算法中的公共功能[DP]，例如计算费用的结果get_result。
3. 策略模式可以简化单元测试，因为每个算法都有自己的类，可以用过自己的接口单独测试[DPE]。
4. 策略模式是用来封装算法的，但是实践中，可以用它来封装几乎任何类型的规则，只要需要不同时间应用不同业务规则，就可以考虑使用策略模式处理这种变化的可能性[DPE]。

美中不足

在CashContext中用到了一个dict()型的类的变量cash_accepter_map保存各种算法策略，如果新增满200减50的策略，那么还要更新cash_accepter_map，这显得并不优雅，任何需要的变更都需要成本，但是成本的高低是有差异的，为了更加优雅，降低变更成本，可以使用反射技术，这一技术将在抽象工厂模式中介绍。