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詳解C++設計模式編程中策略模式的優缺點及實現

2020-01-26 14:42:34
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來源:轉載
供稿:網友

策略模式(Strategy):它定義了一系列的算法,并將每一個算法封裝起來,而且使它們還可以相互替換。策略模式讓算法的變化不會影響到使用算法的客戶。策略模式和 Template 模式要解決的問題是相同(類似)的,都是為了給業務邏輯(算法)具體實現和抽象接口之間的解耦。策略模式將邏輯(算法)封裝到一個類(Context)里面,通過組合的方式將具體算法的實現在組合對象中實現,再通過委托的方式將抽象接口的實現委托給組合對象實現。State 模式也有類似的功能,他們之間的區別將在討論中給出。

UML圖

201639101836345.gif (502×166)

優點:
1、 簡化了單元測試,因為每個算法都有自己的類,可以通過自己的接口單獨測試。
2、 避免程序中使用多重條件轉移語句,使系統更靈活,并易于擴展。
3、 遵守大部分GRASP原則和常用設計原則,高內聚、低偶合。
缺點:
1、 因為每個具體策略類都會產生一個新類,所以會增加系統需要維護的類的數量。
2、 在基本的策略模式中,選擇所用具體實現的職責由客戶端對象承擔,并轉給策略模式的Context對象

實現示例:
Strategy.h

#include <iostream> #include <string> #include <memory> using namespace std;  //strategy抽象類,用作接口 class Strategy { public:   virtual string substitute(string str)=0;   virtual ~Strategy()   {     cout<<" in the destructor of Strategy"<<endl;   } };  class ChineseStrategy:public Strategy { public:   string substitute(string str)   {     int index=str.find("520");     string tempstr=str.replace(index,3,"我愛你");     return tempstr;   }   ~ChineseStrategy()   {     cout<<"in the destructor of ChineseStrategy"<<endl;   } };  class EnglishStrategy:public Strategy { public:   string substitute(string str)   {     int index=str.find("520");     string tempstr=str.replace(index,3,"i love ou");     return tempstr;   }   ~EnglishStrategy()   {     cout<<" in the destructor of ChineseStrategy"<<endl;   } };  //Context類 class Translator { private:   auto_ptr<Strategy> strategy;      //在客戶代碼中加入算法(stategy)類型的指針。 public:   ~Translator()   {     cout<<" in the destructor of Translator"<<endl;   }   void set_strategy(auto_ptr<Strategy> strategy)   {     this->strategy=strategy;   }   string translate(string str)   {     if(0==strategy.get())       return "";     return strategy->substitute(str);   } }; 

Strategy.cpp

#include "Strategy.h"  int main(int argc, char *argv) {   string str("321520");   Translator *translator=new Translator;   //未指定strategy的時候   cout<<"No Strategy"<<endl;   translator->translate(str);   cout<<"---------------"<<endl;      //翻譯成中文   auto_ptr<Strategy> s1(new ChineseStrategy);   translator->set_strategy(s1);   cout<<"Chinese Strategy"<<endl;   cout<<translator->translate(str)<<endl;   cout<<"---------------"<<endl;    //翻譯成英文   auto_ptr<Strategy> s2(new EnglishStrategy);   translator->set_strategy(s2);   cout<<"English Strategy"<<endl;   cout<<translator->translate(str)<<endl;   cout<<"----------------"<<endl;    delete translator;   return 0;  } 

關于策略模式的討論

可以看到策略模式和 Template 模式解決了類似的問題,也正如在 Template 模式中分析的,策略模式和 Template 模式實際是實現一個抽象接口的兩種方式:繼承和組合之間的區別。要實現一個抽象接口,繼承是一種方式:我們將抽象接口聲明在基類中,將具體的實現放在具體子類中。組合(委托)是另外一種方式:我們將接口的實現放在被組合對象中,將抽象接口放在組合類中。這兩種方式各有優缺點,先列出來:
1.繼承:
優點:易于修改和擴展那些被復用的實現。
缺點:①破壞了封裝性,繼承中父類的實現細節暴露給子類了;②"白盒"復用,原因在 1)中;③當父類的實現更改時,其所有子類將不得不隨之改變;④從父類繼承而來的實現在運行期間不能改變(編譯期間就已經確定了)。
2.組合:
優點:①"黑盒"復用,因為被包含對象的內部細節對外是不可見的;②封裝性好,原因為 1);③實現和抽象的依賴性很小(組合對象和被組合對象之間的依賴性小);④可以在運行期間動態定義實現(通過一個指向相同類型的指針,典型的是抽象基類的指針)。
缺點:系統中對象過多。

從上面對比中我們可以看出,組合相比繼承可以取得更好的效果,因此在面向對象的設計中的有一條很重要的原則就是:優先使用(對象)組合,而非(類)繼承(FavorComposition Over Inheritance)。

實際上,繼承是一種強制性很強的方式,因此也使得基類和具體子類之間的耦合性很強。例如在模板方法模式中在 ConcreteClass1 中定義的原語操作別的類是不能夠直接復用(除非你繼承自 AbstractClass,具體分析請參看模板方法模式文檔)。而組合(委托)的方式則有很小的耦合性,實現(具體實現)和接口(抽象接口)之間的依賴性很小,例如在本實現中,ConcreteStrategyA 的具體實現操作很容易被別的類復用,例如我們要定義另一個 Context 類 AnotherContext,只要組合一個指向策略的指針就可以很容易地復用 ConcreteStrategyA 的實現了。

我們在 橋接模式的問題和橋接模式的分析中,正是說明了繼承和組合之間的區別。請參看相應模式解析。

另外策略模式很狀態模式也有相似之處,但是狀態模式注重的對象在不同的狀態下不同的操作。兩者之間的區別就是狀態模式中具體實現類中有一個指向 Context的引用,而策略模式則沒有。具體分析請參看相應的狀態模式分析中。

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