詳解C++設(shè)計(jì)模式編程中策略模式的優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)
策略模式(Strategy):它定義了一系列的算法,并將每一個(gè)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(huì)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(yè)務(wù)邏輯(算法)具體實(shí)現(xiàn)和抽象接口之間的解耦。策略模式將邏輯(算法)封裝到一個(gè)類(Context)里面,通過組合的方式將具體算法的實(shí)現(xiàn)在組合對(duì)象中實(shí)現(xiàn),再通過委托的方式將抽象接口的實(shí)現(xiàn)委托給組合對(duì)象實(shí)現(xiàn)。State 模式也有類似的功能,他們之間的區(qū)別將在討論中給出。
UML圖
優(yōu)點(diǎn):
1、 簡化了單元測(cè)試,因?yàn)槊總€(gè)算法都有自己的類,可以通過自己的接口單獨(dú)測(cè)試。
2、 避免程序中使用多重條件轉(zhuǎn)移語句,使系統(tǒng)更靈活,并易于擴(kuò)展。
3、 遵守大部分GRASP原則和常用設(shè)計(jì)原則,高內(nèi)聚、低偶合。
缺點(diǎn):
1、 因?yàn)槊總€(gè)具體策略類都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新類,所以會(huì)增加系統(tǒng)需要維護(hù)的類的數(shù)量。
2、 在基本的策略模式中,選擇所用具體實(shí)現(xiàn)的職責(zé)由客戶端對(duì)象承擔(dān),并轉(zhuǎn)給策略模式的Context對(duì)象
實(shí)現(xiàn)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(shí)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(guān)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(shí)際是實(shí)現(xiàn)一個(gè)抽象接口的兩種方式:繼承和組合之間的區(qū)別。要實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)放在被組合對(duì)象中,將抽象接口放在組合類中。這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn),先列出來:
1.繼承:
優(yōu)點(diǎn):易于修改和擴(kuò)展那些被復(fù)用的實(shí)現(xiàn)。
缺點(diǎn):①破壞了封裝性,繼承中父類的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)暴露給子類了;②"白盒"復(fù)用,原因在 1)中;③當(dāng)父類的實(shí)現(xiàn)更改時(shí),其所有子類將不得不隨之改變;④從父類繼承而來的實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行期間不能改變(編譯期間就已經(jīng)確定了)。
2.組合:
優(yōu)點(diǎn):①"黑盒"復(fù)用,因?yàn)楸话瑢?duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)對(duì)外是不可見的;②封裝性好,原因?yàn)?1);③實(shí)現(xiàn)和抽象的依賴性很?。ńM合對(duì)象和被組合對(duì)象之間的依賴性?。?;④可以在運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)定義實(shí)現(xiàn)(通過一個(gè)指向相同類型的指針,典型的是抽象基類的指針)。
缺點(diǎn):系統(tǒng)中對(duì)象過多。
從上面對(duì)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?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)中的有一條很重要的原則就是:優(yōu)先使用(對(duì)象)組合,而非(類)繼承(FavorComposition Over Inheritance)。
實(shí)際上,繼承是一種強(qiáng)制性很強(qiáng)的方式,因此也使得基類和具體子類之間的耦合性很強(qiáng)。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(fù)用(除非你繼承自 AbstractClass,具體分析請(qǐng)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(shí)現(xiàn)(具體實(shí)現(xiàn))和接口(抽象接口)之間的依賴性很小,例如在本實(shí)現(xiàn)中,ConcreteStrategyA 的具體實(shí)現(xiàn)操作很容易被別的類復(fù)用,例如我們要定義另一個(gè) Context 類 AnotherContext,只要組合一個(gè)指向策略的指針就可以很容易地復(fù)用 ConcreteStrategyA 的實(shí)現(xiàn)了。
我們?cè)?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(qū)別。請(qǐng)參看相應(yīng)模式解析。
另外策略模式很狀態(tài)模式也有相似之處,但是狀態(tài)模式注重的對(duì)象在不同的狀態(tài)下不同的操作。兩者之間的區(qū)別就是狀態(tài)模式中具體實(shí)現(xiàn)類中有一個(gè)指向 Context的引用,而策略模式則沒有。具體分析請(qǐng)參看相應(yīng)的狀態(tài)模式分析中。
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