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C#设计模式系列(20)-策略者模式

策略模式定义了一系列的算法,并将每一个算法封装起来,而且使它们还可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变化。
程序员

一、引言

前面主题介绍的状态模式是对某个对象状态的抽象,而本文要介绍的策略模式也就是对策略进行抽象,策略的意思就是方法,所以也就是对方法的抽象,下面具体分享下我对策略模式的理解。

二、策略者模式介绍

2.1 策略模式的定义

在现实生活中,策略模式的例子也非常常见,例如,中国的所得税,分为企业所得税、外商投资企业或外商企业所得税和个人所得税,针对于这3种所得税,针对每种,所计算的方式不同,个人所得税有个人所得税的计算方式,而企业所得税有其对应计算方式。如果不采用策略模式来实现这样一个需求的话,可能我们会定义一个所得税类,该类有一个属性来标识所得税的类型,并且有一个计算税收的CalculateTax()方法,在该方法体内需要对税收类型进行判断,通过if-else语句来针对不同的税收类型来计算其所得税。这样的实现确实可以解决这个场景吗,但是这样的设计不利于扩展,如果系统后期需要增加一种所得税时,此时不得不回去修改CalculateTax方法来多添加一个判断语句,这样明白违背了“开放——封闭”原则。此时,我们可以考虑使用策略模式来解决这个问题,既然税收方法是这个场景中的变化部分,此时自然可以想到对税收方法进行抽象。具体的实现代码见2.3部分。

前面介绍了策略模式用来解决的问题,下面具体给出策略的定义。策略模式是针对一组算法,将每个算法封装到具有公共接口的独立的类中,从而使它们可以相互替换。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。

2.2 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割开,委派给不同的对象负责。策略模式通常把一系列的算法包装到一系列的策略类里面。用一句话慨括策略模式就是——“将每个算法封装到不同的策略类中,使得它们可以互换”。

下面是策略模式的结构图:

csharp_list20-1

该模式涉及到三个角色:

  • 环境角色(Context):持有一个Strategy类的引用
  • 抽象策略角色(Strategy):这是一个抽象角色,通常由一个接口或抽象类来实现。此角色给出所有具体策略类所需实现的接口。
  • 具体策略角色(ConcreteStrategy):包装了相关算法或行为。

2.3 策略模式的实现

下面就以所得税的例子来实现下策略模式,具体实现代码如下所示:

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namespace StrategyPattern
{
 
// 所得税计算策略
    public interface ITaxStragety
    {
        double CalculateTax(double income);
    }
 
 
// 个人所得税
    public class PersonalTaxStrategy : ITaxStragety
    {
        public double CalculateTax(double income)
        {
            return income * 0.12;
        }
    }
 
 
// 企业所得税
    public class EnterpriseTaxStrategy : ITaxStragety
    {
        public double CalculateTax(double income)
        {
            return (income - 3500) > 0 ? (income - 3500) * 0.045 : 0.0;
        }
    }
 
    public class InterestOperation
    {
        private ITaxStragety m_strategy;
        public InterestOperation(ITaxStragety strategy)
        {
            this.m_strategy = strategy;
        }
 
        public double GetTax(double income)
        {
            return m_strategy.CalculateTax(income);
        }
    }
 
    class App
    {
        static void Main(string[] args)
        {
 
// 个人所得税方式
            InterestOperation operation = new InterestOperation(new PersonalTaxStrategy());
            Console.WriteLine("个人支付的税为:{0}", operation.GetTax(5000.00));
 
 
// 企业所得税
            operation = new InterestOperation(new EnterpriseTaxStrategy());
            Console.WriteLine("企业支付的税为:{0}", operation.GetTax(50000.00));
 
            Console.Read();
        }
    }
}

三、策略者模式在.NET中应用

在.NET Framework中也不乏策略模式的应用例子。例如,在.NET中,为集合类型ArrayList和List提供的排序功能,其中实现就利用了策略模式,定义了IComparer接口来对比较算法进行封装,实现IComparer接口的类可以是顺序,或逆序地比较两个对象的大小,具体.NET中的实现可以使用反编译工具查看List.Sort(IComparer)的实现。其中List就是承担着环境角色,而IComparer接口承担着抽象策略角色,具体的策略角色就是实现了IComparer接口的类,List类本身实现了存在实现了该接口的类,我们可以自定义继承与该接口的具体策略类。

四、策略者模式的适用场景

在下面的情况下可以考虑使用策略模式:

  1. 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种的情况下。那么这些算法可以包装到一个个具体的算法类里面,并为这些具体的算法类提供一个统一的接口。
  2. 如果一个对象有很多的行为,如果不使用合适的模式,这些行为就只好使用多重的if-else语句来实现,此时,可以使用策略模式,把这些行为转移到相应的具体策略类里面,就可以避免使用难以维护的多重条件选择语句,并体现面向对象涉及的概念。

程序员

五、策略者模式的优缺点

策略模式的主要优点有:

  • 策略类之间可以自由切换。由于策略类都实现同一个接口,所以使它们之间可以自由切换。
  • 易于扩展。增加一个新的策略只需要添加一个具体的策略类即可,基本不需要改变原有的代码。
  • 避免使用多重条件选择语句,充分体现面向对象设计思想。

策略模式的主要缺点有:

  • 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类。这点可以考虑使用IOC容器和依赖注入的方式来解决,关于IOC容器和依赖注入(Dependency Inject)的文章可以参考:IoC 容器和Dependency Injection 模式。
  • 策略模式会造成很多的策略类。

六、总结

到这里,策略模式的介绍就结束了,策略模式提供了管理相关的算法族的办法。策略类的等级结构定义了一个算法或行为族。恰当使用继承可以把公共的代码转移到父类里面,从而避免重复的代码。

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