策略模式详解

策略模式（Strategy Pattern）定义了一组同类型的算法，在不同的类中封装起来，每种算法可以根据当前场景相互替换，从而使算法的变化独立于使用它们的客户端（即算法的调用者）。《 GoF 设计模式》书中，它是这样定义的：

Define a family of algorithms, encapsulate each one, and make them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients that use it.

例如：在网购中，我在支付的时候，可以根据实际情况来选择不同的支付方式（微信支付、支付宝、银行卡支付等等），这些支付方式即是不同的策略。我们通常会看到如下的实现代码：

Order order = 订单信息
if (payType == 微信支付) {
    微信支付流程
} else if (payType == 支付宝) {
    支付宝支付流程
} else if (payType == 银行卡) {
    银行卡支付流程
} else {
    暂不支持的支付方式
}

如上代码，虽然写起来简单，但违反了面向对象的 2 个基本原则：

• 单一职责原则 ：一个类只有1个发生变化的原因

  之后修改任何逻辑，当前方法都会被修改

• 开闭原则 ：对扩展开放，对修改关闭

  当我们需要增加、减少某种支付方式(积分支付/组合支付)，或者增加优惠券等功能时，不可避免的要修改该段代码

特别是当 if-else 块中的代码量比较大时，后续的扩展和维护会变得非常复杂且容易出错。在阿里《Java开发手册》中，有这样的规则： 超过3层的 if-else 的逻辑判断代码可以使用卫语句、策略模式、状态模式等来实现 。

策略模式是解决过多 if-else （或者  switch-case ） 代码块的方法之一，提高代码的可维护性、可扩展性和可读性。下面我将从策略的定义、创建和使用这三个方面以上述网购支付为示例来分别进行说明。

1. 策略的定义

策略接口的定义 ，通常包含两个方法：获取策略类型的方法和处理策略业务逻辑的方法。

/**
 * 第三方支付
 */
public interface Payment {

    /**
     * 获取支付方式
     * 
     * @return 响应，支付方式
     */
    PayTypeEnum getPayType();

    /**
     * 支付调用
     * 
     * @param order 订单信息
     * @return 响应，支付结果
     */
    PayResult pay(Order order);

}

策略接口的实现 ，每种支付类都实现了上述接口（基于接口而非实现编程），这样我们可以灵活的替换不同的支付方式。下边示例代码展示了每种支付方式的实现：

/**
 * 微信支付
 */
@Component
public class WxPayment implements Payment {

    @Override
    public PayTypeEnum getPayType() {
        return PayTypeEnum.WX;
    }

    @Override
    public PayResult pay(Order order) {
        调用微信支付
        if (成功) {
            return PayResult.SUCCESS;
        } else {
            return PayResult.FAIL;
        }
    }

}

/**
 * 支付宝支付
 */
@Component
public class AlipayPayment implements Payment {

    @Override
    public PayTypeEnum getPayType() {
        return PayTypeEnum.ALIPAY;
    }

    @Override
    public PayResult pay(Order order) {
        调用支付宝支付
        if (成功) {
            return PayResult.SUCCESS;
        } else {
            return PayResult.FAIL;
        }
    }

}

/**
 * 银行卡支付
 */
@Component
public class BankCardPayment implements Payment {

    @Override
    public PayTypeEnum getPayType() {
        return PayTypeEnum.BANK_CARD;
    }

    @Override
    public PayResult pay(Order order) {
        调用银行卡支付
        if (成功) {
            return PayResult.SUCCESS;
        } else {
            return PayResult.FAIL;
        }
    }

}

2. 策略的创建

策略模式包含一组同类的策略，在使用时我们通常通过类型来判断创建哪种策略来进行使用。我们可以使用工厂模式来创建策略，以屏蔽策略的创建细节。如下代码所示：

public class PaymentFactory {
    private static final Map payStrategies = new HashMap<>();

    static {
        payStrategies.put(PayTypeEnum.WX, new WxPayment());
        payStrategies.put(PayTypeEnum.ALIPAY, new AlipayPayment());
        payStrategies.put(PayTypeEnum.BANK_CARD, new BankCardPayment());
    }

    public static Payment getPayment(PayTypeEnum payType) {
        if (payType == null) {
            throw new IllegalArgumentException("pay type is empty.");
        }
        if (!payStrategies.containsKey(payType)) {
            throw new IllegalArgumentException("pay type not supported.");
        }
        return payStrategies.get(payType);
    }

}

或者使用 Spring 创建：

@Component
public class PaymentFactory implements InitializingBean, ApplicationContextAware {
    private static final Map payStrategies = new HashMap<>();

    private ApplicationContext appContext;

    public static Payment getPayment(PayTypeEnum payType) {
        if (payType == null) {
            throw new IllegalArgumentException("pay type is empty.");
        }
        if (!payStrategies.containsKey(payType)) {
            throw new IllegalArgumentException("pay type not supported.");
        }
        return payStrategies.get(payType);
    }

    @Override
    public void setApplicationContext(@NonNull ApplicationContext applicationContext) {
        appContext = applicationContext;
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        // 将 Spring 容器中所有的 Payment 接口实现类注册到 payStrategies
        appContext.getBeansOfType(Payment.class)
                  .values()
                  .forEach(payment -> payStrategies.put(payment.getPayType(), payment));
    }
}

注意：以上两种创建方式，都是无状态的，即不包含成员变量，它们可以被共享使用。如果策略类是有状态的，需要根据业务场景每次创建新的策略对象，那么我们可以在工厂方法中，每次生成新的策略对象，而不是使用已经提前缓存好的策略对象。如下代码所示：

public class PaymentFactory {
    public static Payment getPayment(PayTypeEnum payType) {
        if (payType == null) {
            throw new IllegalArgumentException("pay type is empty.");
        }
        if (payType == PayTypeEnum.WX) {
            return new WxPayment();
        }
        if (payType == PayTypeEnum.ALIPAY) {
            return new AlipayPayment();
        }
        if (payType == PayTypeEnum.BANK_CARD) {
            return new BankCardPayment();
        }
        throw new IllegalArgumentException("pay type not supported.");
    }

}

3. 策略的使用

通常我们事先并不知道会使用哪个策略，在程序运行时根据配置、用户输入、计算结果等来决定到底使用哪种策略。例如，前边支付方式的例子，我们会根据用户的选择来决定使用哪种支付方式。使用策略模式的代码实现如下：

Order order = 订单信息
PayResult payResult = PaymentFactory.getPayment(payType).pay(order);
if (payResult == PayResult.SUCCESS) {
    System.out.println("支付成功");
} else if (payType == 支付宝) {
    System.out.println("支付失败");
}

综上代码中，接口类只负责业务策略的定义，每个策略的具体实现单独放在实现类中，工厂类 Factory 只负责获取具体实现类，而具体调用代码则负责业务逻辑的编排。这些实现用到了面向接口而非实现编程，满足了职责单一、开闭原则，从而达到了功能上的高内聚低耦合、提高了可维护性、扩展性以及代码的可读性。

另外，可关注我的公众号或者QQ群（781374180），2021年我将系统化的分享 Java 技术栈相关内容，包括但不限于：Java 基础、MyBatis、MySQL、Spring 全家桶、MQ、Redis、ES、云原生、ServiceMesh、Serverless等。