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Design Pattern 之Strategy Pattern

2013/03

大綱

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設計模式簡介案例實作方法分析解決方案策略模式QA

設計模式簡介

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「設計模式」一詞源於美國建築理論學家 Christopher Alexander ，他解釋： 每一則模式都在描述「某種一再出現的問題」，並描述解決方案的核心，讓你能據以變化出各種招式，解決上萬個類似的問題。 (Each pattern describes a problem which occurs over and over again in our environment, and then describes the core of the solution to that problem, in such a way that you can use this solution a million times over, without ever doing it the same way twice.)

設計模式簡介

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給 Pattern 一個簡單的定義 ：只要是一再重複出現的事物，就是 Pattern 。基本上， Pattern  就是一種公式化的表現。以工程來說，公式化是好事。這些公式都是「千錘百鍊」的結果，運用這些公式可以確保工程具備一定的品質，並加快工程的進行。

花樣 , 圖案I don't like the pattern on the fabric.

形態 , 樣式 ; 格局They like new patterns of family life.

樣品 , 樣本( 服裝裁剪的 ) 紙樣 , ( 澆鑄用的 ) 模具Mary used a paper pattern to make her new dress.

模範 , 榜樣 , 典型This hospital is a pattern of what a good hospital should be.

PatternKK [ˋpætɚn]

設計模式簡介

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設計模式 (Design Patterns) 由 Erich Gamma 、 Richard Helm 、 Ralph Johnson 、John M. Vlissides 等四人在 90 年代從建築設計領域引入到計算機科學中。

對軟體設計中普遍存在或反覆出現的各種問題，所提出的解決方案。 在四人合著的「 Design Patterns （設計模式）」一書，將軟體設計問題，共歸納出

23 種模式。 並非所有的軟體模式都是設計模式，設計模式主要是針對單一問題的解決方法，範

疇比較小，如架構、演算法便不算。

Designing object-oriented software is hard, and designing reusable object-oriented software is even harder.

案例

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以模擬鴨子池塘遊戲為例

實作方法分析

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比爾是個程式設計師，他為一家開發模擬鴨子池塘遊戲的公司工作，該公司的主要產品是一種可模擬多種會游泳和呱呱叫的鴨子遊戲。這個遊戲使用物件導向技術開發，系統裡所有鴨子都繼承於 Duck 基底類別：

實作方法分析

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某天英明 (?) 的高層決定給系統增加一些超炫的功能，以徹底擊垮競爭對手。經過討論，最終決定如果能讓某些鴨子飛起來，那麼一定可以給對手致命一擊！

這樣真的 ok 嗎？如果是…剛剛的橡皮鴨呢？

實作方法分析

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How about using the interface?

那如果有天增加到有幾十、上百種鴨子的時候怎麼辦？

問題分析

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並不是所有的鴨子都會飛、會叫，所以直接繼承不是正確的方法。

使用 interface 解決上面的問題，但會破壞物件導向重用的優點。

所有的鴨子的飛行、叫聲等行為都是一模一樣的嗎？不可能！

幾個物件導向設計的原則

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Identify the aspects of your application that vary and separate them from what stays the same. (找到系統中變化的部分，將變化的部分同其它穩定的部分隔開。 )找到變化並且把它封裝起來，就可以在不影響其它部分的情況下修改或擴展被封裝的變化部分。穩定的行為： swim() 不穩定的行為： fly() 、 quack()

Program to an interface, not an implementation. （針對介面寫程式，而不要針對實作。）程式只依賴於介面 (interface, abstract, super class) ，而不管這些介面提供的功能是如何實現的，也就是利用介面將不同部分隔離開，同時又將它們連接在一起。 將變化的部份 (fly() 、 quack()) 用介面隔離起來利用物件導向多型 (polymorphism) 的特性

介面設計

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將鴨子的行為實現在一組獨立的類別裡。鴨子透過介面來呼叫行為，所以不用管介面如何被實作。

類別設計

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賦予動態改變行為的能力呼叫行為

宣告行為介面的變數

類別設計

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主程式

策略模式

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定義：The Strategy Pattern defines a family of algorithms, encapsulates each one, and makes them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients that use it.（策略模式定義了一系列的演算法，並將每一個演算法封裝起來，且使它們還可以相互替換。策略模式讓演算法獨立於使用它的客戶而獨立變化。）

策略模式

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Context： 需要使用 Concrete Strategy 提供的演算法。 內部宣告一個 Strategy 的實體。 負責動態設定運行時 Strategy 具體的實現演算法。 負責跟 Strategy 之間的溝通和數據傳遞。Strategy：定義了一個共用介面，各種不同的演算法以不同的方式實作這個介面， Context 使用這個介面呼叫不同的演算法，一般使用 interface 或 abstract class 實現。Concrete Strategy：實作 Strategy 定義的介面，提供演算法實體類別 (instance) 。

策略模式

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使用時機：當多個類別只有表現的行為不同時，可在執行期 (runtime)動態選擇具體要執行的行為。

( 例如 FlyBehavior 和 QuackBehavior)需要在不同情況下使用不同的策略 ( 演算法 ) ，或者策略還可能在未來用其它方式來實

作。 ( 例如 FlyBehavior 和 QuackBehavior 的實體可任意變化或擴充 ) 對客戶端 (Duck)隱藏具體策略 ( 演算法 ) 的實作細節，彼此完全獨立。

策略模式

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優點： 提供一種替代繼承的方法，而且既保持了繼承的優點 ( 程式碼重用 )且比繼承更靈活 ( 演

算法獨立，可以任意擴展 ) 。避免在程式中使用多重條件分支語法 (if 、 switch) ，使系統更靈活，並易於擴展。符合物件導向設計原則：「高內聚、低耦合」。

缺點：因為每個具體策略都會產生一個新類別，所以會增加系統需要維護程式的數量。 用戶端仍然得負擔選擇實現策略的責任，當增加新的策略時還是得維護用戶端程式。

可使用抽象工廠模式(abstract factory) 解決這個問題。

參考資料

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書籍：深入淺出設計模式 大話設計模式

網站：Design Pattern新解： http://goo.gl/XLtljStack Doc ： http://goo.gl/bnsht

QA

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Thank you！