Java中的策略模式

策略模式

策略模式的用意是针对一组算法，将每一个算法封装到具有共同接口的独立类中，从而使得它们可以相互替换。策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。

策略模式的结构

策略模式是对算法的包装，是把使用算法的责任和算法本身分开。策略模式通常是把一系列的算法包装到一系列的策略类里面，作为一个抽象策略类的子类。

策略模式涉及到三个角色：

1、环境角色

持有一个策略Strategy的引用

2、抽象策略角色

这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现，此角色给出所有具体策略类所需的接口

3、具体策略角色

包装了相关算法或行为

策略模式实际应用场景-容错恢复机制

        容错恢复机制是应用程序开发中非常常见的功能。那么什么是容错恢复呢？简单点说就是：程序运行的时候，正常情况下应该按照某种方式来做，如果按照某种方式来做发生错误的话，系统并不会崩溃，也不会就此不能继续向下运行了，而是有容忍出错的能力，不但能容忍程序运行出现错误，还提供出现错误后的备用方案，也就是恢复机制，来代替正常执行的功能，使程序继续向下运行。
        举个实际点的例子吧，比如在一个系统中，所有对系统的操作都要有日志记录，而且这个日志还需要有管理界面，这种情况下通常会把日志记录在数据库里面，方便后续的管理，但是在记录日志到数据库的时候，可能会发生错误，比如暂时连不上数据库了，那就先记录在文件里面，然后在合适的时候把文件中的记录再转录到数据库中。
        对于这样的功能的设计，就可以采用策略模式，把日志记录到数据库和日志记录到文件当作两种记录日志的策略，然后在运行期间根据需要进行动态的切换。

示例

1.定义日志策略接口

public interface LogStrategy {

    public void log(String msg);

}

2.实现日志策略接口

1）记录到数据库

public class DbLog implements LogStrategy{

    public void log(String msg) {     

       System.out.println("现在把 '"+msg+"' 记录到数据库中");

    }

}

2）记录到文件

public class FileLog implements LogStrategy{

    public void log(String msg) {

       System.out.println("现在把 '"+msg+"' 记录到文件中");

    }

}

3）接下来定义使用这些策略的上下文，注意这次是在上下文里面实现具体策略算法的选择，所以不需要客户端来指定具体的策略算法了，示例代码如下：

public class LogContext {
    
    public void log(String msg) {    
        
        LogStrategy strategy = new DbLog();
        try {
            strategy .log(msg);
        } catch(Exception e) {
             // 出错，记录到文件
             strategy = new FileLog();
             strategy.log(msg);  
        }    
    }
}

4.小结

通过上面的示例，会看到策略模式的一种简单应用，也顺便了解一下基本的容错恢复机制的设计和实现。在实际的应用中，需要设计容错恢复的系统一般要求都比较高，应用也会比较复杂，但是基本的思路是差不多的。

Java中的策略接口-Comparator接口

比方说Collections里面有一个sort方法，因为集合里面的元素有可能是复合对象，复合对象并不像基本数据类型，可以根据大小排序，复合对象怎么排序呢？基于这个问题考虑，Java要求如果定义的复合对象要有排序的功能，就自行实现Comparable接口或Comparator接口，看一下sort带Comparator的重载方法：

public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {
    Object[] a = list.toArray();
    Arrays.sort(a, (Comparator)c);
    ListIterator i = list.listIterator();
    for (int j=0; j<a.length; j++) {
        i.next();
        i.set(a[j]);
    }
}

看一下第3行：

public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {
    T[] aux = (T[])a.clone();
        if (c==null)
            mergeSort(aux, a, 0, a.length, 0);
        else
            mergeSort(aux, a, 0, a.length, 0, c);
}

再看一下第6行：

private static void mergeSort(Object[] src,
                  Object[] dest,
                  int low, int high, int off,
                  Comparator c) {
    int length = high - low;

    // Insertion sort on smallest arrays
    if (length < INSERTIONSORT_THRESHOLD) {
        for (int i=low; i<high; i++)
        for (int j=i; j>low && c.compare(dest[j-1], dest[j])>0; j--)
            swap(dest, j, j-1);
        return;
    }

        // Recursively sort halves of dest into src
        int destLow  = low;
        int destHigh = high;
        low  += off;
        high += off;
        int mid = (low + high) >>> 1;
        mergeSort(dest, src, low, mid, -off, c);
        mergeSort(dest, src, mid, high, -off, c);

        // If list is already sorted, just copy from src to dest.  This is an
        // optimization that results in faster sorts for nearly ordered lists.
        if (c.compare(src[mid-1], src[mid]) <= 0) {
           System.arraycopy(src, low, dest, destLow, length);
           return;
        }

        // Merge sorted halves (now in src) into dest
        for(int i = destLow, p = low, q = mid; i < destHigh; i++) {
            if (q >= high || p < mid && c.compare(src[p], src[q]) <= 0)
                dest[i] = src[p++];
            else
                dest[i] = src[q++];
        }
    }

第10行，根据Comparator接口实现类的compare方法的返回结果决定是否要swap（交换）。

这就是策略模式，我们可以给Collections的sort方法传入不同的Comparator的实现类作为不同的比较策略。不同的比较策略，对同一个集合，可能会产生不同的排序结果。

策略模式优缺点

优点

1、避免了多重条件if...else if...else语句，多重条件语句并不容易维护

2、策略模式提供了管理相关算法簇的办法，恰当使用继承可以把公共代码移到父类，从而避免了代码重复

缺点

1、客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用 哪一个策略，这意味着客户端必须理解这些算法的区别，以便选择恰当的算法

2、如果备选策略很多，对象的数据会很多