设计模式的征途—18.策略（Strategy）模式
俗话说条条大路通罗马，很多情况下实现某个目标地途径都不只一条。在软件开发中，也会时常遇到这样的情况，实现某一个功能有多条途径，每一条途径都对应一种算法。此时，可以使用一种设计模式来实现灵活地选择解决途径，也能够方便地增加新的解决途径。
| 策略模式（Strategy） | 学习难度：★☆☆☆☆ | 使用频率：★★★★☆ |
一、电影票打折方案的设计
1.1 需求背景
Background：M公司为某电影院开发了一套影院售票系统，在该系统中需要为不同类型的用户提供不同的电影票打折方式，具体打折方案如下：
（1）学生凭学生证可享受票价8折优惠；
（2）年龄在10周岁以及以下的儿童可以享受每张票减免10元的优惠（原始票价需要大于20元）；
（3）影院VIP用户除享受票价八折优惠外还可以进行积分，积分累计到一定额度可以换取电影院赠送的奖品；
该系统在将来还可能会根据需求引入更多的打折方案。
1.2 初始设计
M公司的开发人员为了实现上述需求，设计了一个电影票类MovieTicket，其核心代码片段如下：
public class MovieTicket { public double Price { get; set; } public string Type { private get; set; } // 计算打折之后的票价 public double Calculate() { // 学生票折后票价计算 if (this.Type.Equals("student", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)) { Console.WriteLine("学生票："); return this.Price * 0.8; } // 儿童票折后票价计算 else if (this.Type.Equals("children", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)) { Console.WriteLine("儿童票："); return this.Price - 10; } // VIP票折后票价计算 else if (this.Type.Equals("vip", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)) { Console.WriteLine("VIP票："); Console.WriteLine("增加积分！"); return this.Price * 0.5; } else { return this.Price; // 不满足任何条件则原价出售 } } }
客户端调用代码如下：
public static void Main() { MovieTicket mt = new MovieTicket(); double originalPrice = 60.0; // 原始票价 double currentPrice; // 折后票价 mt.Price = originalPrice; Console.WriteLine("原始票价：{0}", originalPrice); Console.WriteLine("----------------------------------------"); mt.Type = "student"; currentPrice = mt.Calculate(); Console.WriteLine("折后票价：{0}", currentPrice); Console.WriteLine("----------------------------------------"); mt.Type = "children"; currentPrice = mt.Calculate(); Console.WriteLine("折后票价：{0}", currentPrice); Console.WriteLine("----------------------------------------"); }
虽然通过MovieTicket类实现了电影票的折后计算，该方案解决了电影票打折问题，每一种打折方式都可以称为一种打折算法，更换打折方式只需要修改客户端代码中的参数，无须修改源代码。但是，该方案并不完美，还存在以下问题：
（1）MovieTicket类的Calculate()方法非常庞大，太长的if-else语句，不利于测试与维护。
（2）增加新的打折算法或修改原有打折算法都必须修改MovieTicket类源代码，违反了开闭原则。
（3）打折算法的复用性比较差，无法在其他系统（例如商场销售管理系统）中进行重用。
如何解决这3个问题，M公司开发人员决定对MovieTicket类进行重构，将其职责分离，并将打折算法的定义和使用相分离，这也是策略模式所需要解决的问题。
二、策略模式概述
2.1 策略模式简介
策略模式的主要目的主要是将算法的定义和使用分开，也就是将算法的行为和环境分开，将算法的定义放在专门的策略类中，每一个策略类封装一个实现算法。而使用算法的环境中针对抽象策略编程，而不是针对实现编程，符合依赖倒置原则。
策略（Strategy）模式：定义一系列算法类，将每一个算法封装起来，并让它们可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而变化。它也被成为政策模式，是一种行为型模式。
2.2 策略模式结构
策略模式结构并不复杂，如下图所示：
策略模式包含以下3个角色：
（1）Context（环境类）：负责使用算法策略，其中维持了一个抽象策略类的引用实例。
（2）Strategy（抽象策略类）：所有策略类的父类，为所支持的策略算法声明了抽象方法。=> 既可以是抽象类也可以是接口
（3）ConcreteStrategy（具体策略类）：实现了在抽象策略类中声明的方法。
三、重构电影票打折方案的设计
3.1 重构后的设计
为了实现打折算法的复用以及未来的可扩展性，M公司开发人员使用策略模式来重构，其结构如下图所示：
其中，MovieTicket充当Context环境类，Discount充当抽象策略角色，而StudentDiscount、VIPDiscount和ChildrenDiscount则充当ConcreteStrategy具体策略角色。
3.2 具体代码实现
（1）Context 环境类：MovieTicket
/// <summary> /// 环境类：电影票MovieTicket /// </summary> public class MovieTicket { private double _price; private IDiscount _discount; public double Price { get { return _discount.Calculate(_price); } set { _price = value; } } public IDiscount Discount { set { _discount = value; } } }
（2）Strategy 抽象策略类：IDiscount
/// <summary> /// 抽象策略类：折扣Discount /// </summary> public interface IDiscount { double Calculate(double price); }
（3）ConcreteStrategy 具体策略类：StudentStrategy, VIPStrategy 和 ChildrenStrategy
/// <summary> /// 具体策略类：学生票折扣StudentDiscount /// </summary> public class StudentDiscount : IDiscount { public double Calculate(double price) { Console.WriteLine("学生票："); return price * 0.8; } } /// <summary> /// 具体策略类：VIP会员票VIPDiscount /// </summary> public class VIPDiscount : IDiscount { public double Calculate(double price) { Console.WriteLine("VIP票："); Console.WriteLine("增加积分！"); return price * 0.5; } } /// <summary> /// 具体策略类：儿童票折扣ChildrenDiscount /// </summary> public class ChildrenDiscount : IDiscount { public double Calculate(double price) { Console.WriteLine("儿童票："); return price - 10; } }
（4）客户端调用：
public class Program { public static void Main(string[] args) { MovieTicket mt = new MovieTicket(); double originalPrice = 60.0; double currentPrice = originalPrice; mt.Price = originalPrice; Console.WriteLine("原始票价：{0}", originalPrice); Console.WriteLine("----------------------------------------"); IDiscount discount = AppConfigHelper.GetStrategyInstance() as IDiscount; if (discount != null) { mt.Discount = discount; currentPrice = mt.Price; } Console.WriteLine("折后票价：{0}", currentPrice); Console.ReadKey(); } }
其中，具体的策略被配置在了配置文件中，以此来提高系统灵活性和可扩展性：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?> <configuration> <appSettings> <add key="DiscountStrategy" value="Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy.VIPDiscount, Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy" /> </appSettings> </configuration>
AppConfigHelper类主要用于读取配置文件，并反射生成具体策略实例，其具体代码如下，这里不再赘述：
public class AppConfigHelper { public static string GetStrategyName() { string factoryName = null; try { factoryName = System.Configuration.ConfigurationManager.AppSettings["DiscountStrategy"]; } catch (Exception ex) { Console.WriteLine(ex.Message); } return factoryName; } public static object GetStrategyInstance() { string assemblyName = AppConfigHelper.GetStrategyName(); Type type = Type.GetType(assemblyName); var instance = Activator.CreateInstance(type); return instance; } }
编译运行后的结果如下图所示：
如果需要切换策略，例如从VIP改为儿童票，只需修改配置文件：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?> <configuration> <appSettings> <add key="DiscountStrategy" value="Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy.ChildrenDiscount, Manulife.ChengDu.DesignPattern.Strategy" /> </appSettings> </configuration>
重新运行客户端程序，得到如下图所示的结果：
如果后期需要增加新的打折方式，原有代码均无需修改，只需要新增一个折扣策略类即可，然后修改一下配置文件，完全符合开闭原则。
四、策略模式总结
4.1 主要优点
（1）提供了对开闭原则的完美支持，用户可以在不修改原有系统的基础上选择具体算法或行为，也可以灵活地增加新的算法或行为。
（2）避免了多重的if-else条件选择语句，利于系统的维护。
（3）提供了一种算法的复用机制，不同的环境类可以方便地复用这些策略类。
4.2 主要缺点
（1）客户端需要知道所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略 => 只适用于客户端了解所有策略算法的情况。
（2）将造成系统产生很多的具体策略类，任何细小的变化都将导致系统要增加一个具体策略类 => 类的个数也许会超出预期。
（3）无法在客户端同时使用多个策略类 => 客户端每次只能使用一个策略类。
4.3 应用场景
（1）如果一个系统要动态地在几种算法之间选择其中一种 => 那就快用策略模式吧骚年！
（2）如果有难以维护的多重if-else条件选择语句是为了实现对象的行为 => 那就快用策略模式吧骚年！
（3）不希望客户知道复杂的与算法有关的数据结构，可以将其封装到策略中 => 提高算法的保密性和安全性！
参考资料
刘伟，《设计模式的艺术—软件开发人员内功修炼之道》
