《大話設(shè)計(jì)模式》解讀02-策略模式

本篇文章，來(lái)解讀《大話設(shè)計(jì)模式》的第2章——策略模式。并通過(guò)Qt和C++代碼實(shí)現(xiàn)實(shí)例代碼的功能。

1 策略模式

策略模式作為一種軟件設(shè)計(jì)模式，指對(duì)象有某個(gè)行為，但是在不同的場(chǎng)景中，該行為有不同的實(shí)現(xiàn)算法。

策略模式的特點(diǎn)：

定義了一組算法（業(yè)務(wù)規(guī)則）封裝了每個(gè)算法這一類的算法可互換代替

策略模式的組成：

抽象策略角色（策略類）： 通常由一個(gè)接口或者抽象類實(shí)現(xiàn)具體策略角色：包裝了相關(guān)的算法和行為環(huán)境角色（上下文）：持有一個(gè)策略類的引用（或指針），最終給客戶端調(diào)用

策略模式（Strategy）：它定義了算法家族，分別封裝起來(lái)，讓它們之間可以互相替換，此模式讓算法的變化，不會(huì)影響到使用算法的客戶。

2 收銀軟件實(shí)例

題目：做一個(gè)商場(chǎng)收銀軟件，營(yíng)業(yè)員根據(jù)用戶所購(gòu)買(mǎi)商品的單價(jià)和數(shù)量，向客戶收費(fèi)

我們聯(lián)想策略模式，對(duì)于收費(fèi)行為，在不同的場(chǎng)景中（正常收費(fèi)、打折收費(fèi)、滿減收費(fèi)），對(duì)應(yīng)不同的算法（或稱策略）實(shí)現(xiàn)。

下面先來(lái)看版本一，還未使用策略模式，僅實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的收費(fèi)計(jì)算。

2.1 版本一：基礎(chǔ)收費(fèi)

這里使用Qt設(shè)計(jì)一個(gè)收費(fèi)系統(tǒng)的界面，每次可以輸入單價(jià)和數(shù)量，點(diǎn)確定按鈕之后，會(huì)在信息框中展示此次的合計(jì)價(jià)格，支持多個(gè)商品的多次計(jì)算，多次計(jì)算的總價(jià)在最下面的總計(jì)欄中展示。

對(duì)應(yīng)的代碼實(shí)現(xiàn)如下：

on_okBtn_clicked 為Qt點(diǎn)擊確定按鈕后的槽函數(shù)：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)為，此次的價(jià)格合計(jì)等于價(jià)格x數(shù)量，多次的價(jià)格累加是總計(jì)價(jià)格。on_resetBtn_clicked 為Qt點(diǎn)擊重置按鈕后的槽函數(shù)：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)為，清空相關(guān)的顯示和各種數(shù)據(jù)

void Widget::on_okBtn_clicked()
{
    // 此次的價(jià)格合計(jì)：價(jià)格*數(shù)量
    float thisPrice = ui->priceEdit->text().toFloat() * ui->numEdit->text().toInt();
    // 總計(jì)
    m_fTotalPrice += thisPrice;
    
	// 窗口中展示明細(xì)
    ui->showPanel->append("price:" + ui->priceEdit->text()
                          + ", num:" + ui->numEdit->text()
                          + " -> (" + QString::number(thisPrice) + ")");
	// 顯示總計(jì)
    ui->totalShow->setText(QString::number(m_fTotalPrice));
}

void Widget::on_resetBtn_clicked()
{
    m_fTotalPrice = 0;
    ui->showPanel->clear();
    ui->totalShow->clear();
    ui->priceEdit->clear();
    ui->numEdit->clear();
}

實(shí)際的演示效果如下，僅實(shí)現(xiàn)單價(jià)x數(shù)量功能：

如果在此基礎(chǔ)上，需要增加打折收費(fèi)功能，需要怎么做呢？下面來(lái)看版本二。

2.2 版本二：增加打折

對(duì)于打折功能，在界面上，只需要增加一個(gè)打折率的下拉框即可，然后在計(jì)算公式上在加一步乘以打折率即可，代碼改動(dòng)不大：

void Widget::on_okBtn_clicked()
{
    // 根據(jù)下拉框獲取對(duì)應(yīng)的打折率
    float rebate = 1.0;
    if (ui->calcSelect->currentIndex() == 1) rebate = 0.8;
    else if (ui->calcSelect->currentIndex() == 2) rebate = 0.7;
    else if (ui->calcSelect->currentIndex() == 3) rebate = 0.5;

    // 此次的價(jià)格合計(jì)：價(jià)格*數(shù)量*打折率
    float thisPrice = ui->priceEdit->text().toFloat() * ui->numEdit->text().toInt() * rebate;
    // 總計(jì)
    m_fTotalPrice += thisPrice;

    // 窗口中展示明細(xì)
    ui->showPanel->append("price:" + ui->priceEdit->text()
                          + ", num:" + ui->numEdit->text()
                          + ", rebate:" + QString::number(rebate)
                          + " -> (" + QString::number(thisPrice) + ")");
    // 顯示總計(jì)
    ui->totalShow->setText(QString::number(m_fTotalPrice));
}

演示效果如下，可以支持正常收費(fèi)、八折收費(fèi)、七折收費(fèi)和五折收費(fèi)。

目前看起來(lái)代碼也還可以，但如果此時(shí)需要增加滿減活動(dòng)呢？比如滿300減100這種。

因?yàn)闈M減這種方式，不像打折那樣簡(jiǎn)單的乘以一個(gè)打折率就行了，它需要兩個(gè)參數(shù)，滿減的價(jià)格條件，的，滿減的優(yōu)惠值，，對(duì)于滿300減100的方式，如果是700，滿足了2次，就要減200了，這種計(jì)算方式需要單獨(dú)再寫(xiě)一套計(jì)算邏輯。

下面來(lái)看版本三是如何實(shí)現(xiàn)的。

2.3 版本三：簡(jiǎn)單工廠

聯(lián)想上次介紹的簡(jiǎn)單工廠模式，對(duì)于目前收費(fèi)的需求，實(shí)際可以將其分類三類：

正常收費(fèi)類：不需要參數(shù)打折收費(fèi)類：需要1個(gè)參數(shù)（打折率）滿減收費(fèi)類（返利收費(fèi)類）：需要2次參數(shù)（滿減的價(jià)格條件的滿減的優(yōu)惠值）

因此，可以將這3鐘方式分別封裝為單獨(dú)的收費(fèi)類，并通過(guò)簡(jiǎn)單工廠的方式，在不同的收費(fèi)需求下，實(shí)例化對(duì)應(yīng)的收費(fèi)計(jì)算對(duì)象，進(jìn)行收費(fèi)的計(jì)算。

2.3.1 收費(fèi)類相關(guān)代碼

對(duì)應(yīng)的代碼如下，設(shè)計(jì)了現(xiàn)金收費(fèi)類CashSuper以及對(duì)應(yīng)的具體子類：

正常收費(fèi)類：CashNormal，將原價(jià)原路返回打折收費(fèi)類：CashRebate，初始化時(shí)輸入打折率，計(jì)算時(shí)返回打折后的價(jià)格返利收費(fèi)類：CashReturn，初始化時(shí)輸入滿減的條件和滿減的值，計(jì)算時(shí)返回滿減后的值

// 現(xiàn)金收費(fèi)類
class CashSuper
{
public:
    virtual float acceptCash(float money)
    {
        return money;
    }
};

// 正常收費(fèi)類
class CashNormal : public CashSuper
{
public:
    // 原價(jià)返回
    float acceptCash(float money)
    {
        return money;
    }
};

// 打折收費(fèi)類
class CashRebate : public CashSuper
{
private:
    float m_fMoneyRebate = 1.0;

public:
    // 初始化時(shí)輸入打折率
    CashRebate(float rebate)
    {
        m_fMoneyRebate = rebate;
    }

    // 返回打折后的價(jià)格
    float acceptCash(float money)
    {
        return money * m_fMoneyRebate;
    }
};

// 返利收費(fèi)類
class CashReturn : public CashSuper
{
private:
    float m_fMoneyCondition = 0;
    float m_fMoneyReturn    = 0;
public:
    // 初始化時(shí)輸入滿減的條件和滿減的值
    CashReturn(float moneyCondition, float moneyReturn)
    {
        m_fMoneyCondition = moneyCondition;
        m_fMoneyReturn    = moneyReturn;
    }

public:
    // 返回滿減后的值（滿足滿減倍數(shù)，按倍數(shù)滿減）
    float acceptCash(float money)
    {
        float result = money;
        if (money >= m_fMoneyCondition)
        {
            result -= ((int) money / (int) m_fMoneyCondition) * m_fMoneyReturn;
        }
        return result;
    }
};

//現(xiàn)金收費(fèi)工廠類
class CashFactory
{
public:
    CashSuper *createCashAccept(int combIdx) // 參數(shù)為下拉列表中的索引
    {
        CashSuper *pCS = nullptr;
        switch (combIdx)
        {
            case 0: // "正常收費(fèi)"
            {
                pCS = (CashSuper *)(new CashNormal());
                break;
            }
            case 1: // "打8折"
            {
                pCS = (CashSuper *)(new CashRebate(float(0.8)));
                break;
            }
            case 2: // "滿300返100"
            {
                pCS = (CashSuper *)(new CashReturn(float(300), float(100)));
                break;
            }
            default:
                break;

        }
        return pCS;
    }
};

2.3.2 Qt界面上點(diǎn)擊確定的槽函數(shù)的修改

Qt界面上點(diǎn)擊確定，客戶端的處理邏輯如下：

• 計(jì)算此次的價(jià)格原價(jià)：價(jià)格x數(shù)量根據(jù)下拉框當(dāng)前選擇的策略，獲取對(duì)應(yīng)的索引值，目前代碼中寫(xiě)了3種：
  • 索引0：正常收費(fèi)索引1：打8折索引2：滿300返100

調(diào)用現(xiàn)金計(jì)算工廠，傳入索引值，實(shí)例化對(duì)應(yīng)的現(xiàn)金計(jì)算對(duì)象調(diào)用現(xiàn)金計(jì)算對(duì)象，得到此次的計(jì)算結(jié)果，展示在窗口明細(xì)中計(jì)算總計(jì)值，顯示在總計(jì)框

void Widget::on_okBtn_clicked()
{
    // 此次的價(jià)格原價(jià)：價(jià)格*數(shù)量
    float thisPrice = ui->priceEdit->text().toFloat() * ui->numEdit->text().toInt();

    // 下拉框不同計(jì)算策略的索引值
    int idx = ui->calcSelect->currentIndex();

    // 現(xiàn)金計(jì)算工廠
    CashFactory cashFactory;
    CashSuper *pCS = cashFactory.createCashAccept(idx);
    if (pCS != nullptr)
    {
        // 傳入原價(jià)，根據(jù)結(jié)算規(guī)則，得到計(jì)算后的實(shí)際價(jià)格
        thisPrice = pCS->acceptCash(thisPrice);
        delete pCS;
    }

    // 總計(jì)
    m_fTotalPrice += thisPrice;

    // 窗口中展示明細(xì)
    ui->showPanel->append("price:" + ui->priceEdit->text()
                          + ", num:" + ui->numEdit->text()
                          + ", method:" +  ui->calcSelect->currentText()
                          + " -> (" + QString::number(thisPrice) + ")");

    // 顯示總計(jì)
    ui->totalShow->setText(QString::number(m_fTotalPrice));
}

演示效果如下，可以支持正常收費(fèi)、八折收費(fèi)、滿300減100收費(fèi)。

上述代碼，使用了簡(jiǎn)單工廠模式后，如果再需要增加一種新類型的促銷手段，比如滿100元?jiǎng)t有10個(gè)積分，則只需要再增加一個(gè)現(xiàn)在收費(fèi)類即可，接收2個(gè)參數(shù)（滿足積分的條件和對(duì)應(yīng)的積分值），繼承于CashSuper類。

不過(guò)，雖然簡(jiǎn)單工廠模式實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同的收費(fèi)計(jì)算對(duì)象的創(chuàng)建管理，但對(duì)于本案例，商場(chǎng)可能經(jīng)常更改打折的額度和返利額度，而每次維護(hù)或擴(kuò)展收費(fèi)方式都要改動(dòng)這個(gè)工廠，然后代碼需要重新編譯部署，好像不是一種很好的方式。

下面來(lái)看版本四是如何實(shí)現(xiàn)的。

2.4 版本四：策略模式

版本四用到了本篇的主題——策略模式。

策略模式（Strategy）：它定義了算法家族，分別封裝起來(lái)，讓它們之間可以互相替換，此模式讓算法的變化，不會(huì)影響到使用算法的客戶。

對(duì)于本例，商場(chǎng)的促銷手段：打折、返利這些，對(duì)應(yīng)的就是算法。

用工廠來(lái)生成算法對(duì)象，本身也沒(méi)有問(wèn)題，但算法只是一種策略，而這些策略是隨時(shí)可能互相替換的，這就是變化點(diǎn)。

策略模式的作用就是來(lái)封裝變化點(diǎn)，設(shè)計(jì)的UML類圖如下，與簡(jiǎn)單工廠的主要區(qū)別是將簡(jiǎn)單工廠類換成了上下文類：

上下文類，或稱環(huán)境類，維護(hù)對(duì)具體策略的引用現(xiàn)金收費(fèi)類，在這里對(duì)應(yīng)的是策略類（父類）3種具體收費(fèi)類，在這里對(duì)應(yīng)的是具體的策略類（子類）

策略模式和簡(jiǎn)單工廠模式初看可能比較像，下面來(lái)看下代碼實(shí)現(xiàn)的區(qū)別。

2.4.1 現(xiàn)金收費(fèi)上下文類

收費(fèi)類相關(guān)代碼。相比較版本三，收費(fèi)類和具體的收費(fèi)類都不需要?jiǎng)?，只需要把?jiǎn)單工廠類改為現(xiàn)金收費(fèi)上下文類即可。

現(xiàn)金收費(fèi)上下文類有一個(gè)CashSuper的指針，實(shí)現(xiàn)對(duì)具體策略的引用

在初始化CashContext時(shí)，傳入CashSuper的指針的指針，通過(guò)其提供的GetResult方法，可以得到其算法的計(jì)算結(jié)果。

這里的GetResult方法，調(diào)用的是具體策略的acceptCash方法。

//現(xiàn)金收費(fèi)上下文類
class CashContext
{
private:
    CashSuper *m_pCS = nullptr;
    
public:
    CashContext(CashSuper *pCsuper)
    {
       m_pCS = pCsuper;
    }

    ~CashContext()
    {
        if (m_pCS) delete m_pCS;
    }

    float GetResult(float money)
    {
        return m_pCS->acceptCash(money);
    }
};

2.4.2 Qt界面上點(diǎn)擊確定的槽函數(shù)的修改

Qt界面上點(diǎn)擊確定，客戶端的處理邏輯如下：

• 計(jì)算此次的價(jià)格原價(jià)：價(jià)格x數(shù)量根據(jù)下拉框當(dāng)前選擇的策略，獲取對(duì)應(yīng)的索引值（0：正常收費(fèi)，1：打8折，2：滿300返100）

然后將具體的算法類作為參數(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)上下文類再調(diào)用上下文類的GetResult方法，得到此次的計(jì)算結(jié)果

，展示在窗口明細(xì)中計(jì)算總計(jì)值，顯示在總計(jì)框

void Widget::on_okBtn_clicked()
{
    // 此次的價(jià)格原價(jià)：價(jià)格*數(shù)量
    float thisPrice = ui->priceEdit->text().toFloat() * ui->numEdit->text().toInt();
    
    // 下拉框不同計(jì)算策略的索引值
    int idx = ui->calcSelect->currentIndex();
    CashContext *pCC = nullptr;
    switch (idx)
    {
        case 0: // "正常收費(fèi)"
        {
            pCC = new CashContext(new CashNormal());
            break;
        }
        case 1: // "打8折"
        {
            pCC = new CashContext(new CashRebate(float(0.8)));
            break;
        }
        case 2: // "滿300返100"
        {
            pCC = new CashContext(new CashReturn(float(300), float(100)));
            break;
        }
        default:
            break;
    }

    // 計(jì)算后的價(jià)格
    if (pCC != nullptr)
    {
        // 傳入原價(jià)，根據(jù)結(jié)算規(guī)則，得到計(jì)算后的實(shí)際價(jià)格
        thisPrice = pCC->GetResult(thisPrice);
        delete pCC;
    }

    // 總計(jì)
    m_fTotalPrice += thisPrice;

    // 窗口中展示明細(xì)
    ui->showPanel->append("price:" + ui->priceEdit->text()
                          + ", num:" + ui->numEdit->text()
                          + ", method:" +  ui->calcSelect->currentText()
                          + " -> (" + QString::number(thisPrice) + ")");

    // 顯示總計(jì)
    ui->totalShow->setText(QString::number(m_fTotalPrice));
}

該代碼的演示效果和版本三的一樣，這里不再貼圖。

下面再來(lái)分析下版本四的策略模式和版本三的簡(jiǎn)單工廠模式的區(qū)別：

簡(jiǎn)單工廠模式

• ：通過(guò)簡(jiǎn)單工廠來(lái)得到具體的計(jì)算對(duì)應(yīng)對(duì)象，調(diào)用具體對(duì)象的acceptCash方法得到結(jié)果。

策略模式

：通過(guò)上下文類來(lái)維護(hù)對(duì)具體策略的引用，調(diào)用上下文類的GetResult方法得到結(jié)果（本質(zhì)也是調(diào)用其維護(hù)的具體策略的acceptCash方法）。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩種模式區(qū)別就在于;

簡(jiǎn)單工廠模式是，根據(jù)你的需求，給你創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的收費(fèi)計(jì)算對(duì)象，后續(xù)的收費(fèi)計(jì)算你和這個(gè)對(duì)象來(lái)對(duì)接即可。而策略模式是，根據(jù)你的需求，上下文類幫你和具體的策略對(duì)象對(duì)接，你需要計(jì)算時(shí)，仍然通過(guò)上下文類的接口獲取即可。

對(duì)于版本四的代碼，Qt界面上客戶端的處理代碼又變得復(fù)雜了，如何將客戶端的那些判斷邏輯移走呢？下面來(lái)看版本五。

2.5 版本五：策略模式+簡(jiǎn)單工廠

版本四的代碼，CashContext上下文類在初始化時(shí)，接收的參數(shù)是具體的策略類的指針。

在版本五中，將參數(shù)改為Qt界面收費(fèi)類型下拉框的索引值，然后在CashContext內(nèi)部，根據(jù)索引值，利用簡(jiǎn)單工廠模式，CashContext自己創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的策略對(duì)象，代碼如下;

2.5.1 在策略模式內(nèi)加入簡(jiǎn)單工廠

//現(xiàn)金收費(fèi)上下文類
class CashContext
{
private:
    CashSuper *m_pCS = nullptr;

public:
    CashContext(int combIdx)
    {
        switch (combIdx)
        {
            case 0: // "正常收費(fèi)"
            {
                m_pCS = (CashSuper *)(new CashNormal());
                break;
            }
            case 1: // "打8折"
            {
                m_pCS = (CashSuper *)(new CashRebate(float(0.8)));
                break;
            }
            case 2: // "滿300返100"
            {
                m_pCS = (CashSuper *)(new CashReturn(float(300), float(100)));
                break;
            }
            default:
                break;
        }
    }

    ~CashContext()
    {
        if (m_pCS) delete m_pCS;
    }

    float GetResult(float money)
    {
        if (m_pCS)
        {
            return m_pCS->acceptCash(money);
        }
        return money;
    }
};

2.5.2 Qt界面上點(diǎn)擊確定的槽函數(shù)的修改

Qt界面上點(diǎn)擊確定，客戶端的處理邏輯如下：

• 計(jì)算此次的價(jià)格原價(jià)：價(jià)格x數(shù)量根據(jù)下拉框當(dāng)前選擇的策略，獲取對(duì)應(yīng)的索引值（0：正常收費(fèi)，1：打8折，2：滿300返100）

然后將索引值作為參數(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)上下文類

再調(diào)用上下文類的GetResult方法，得到此次的計(jì)算結(jié)果，展示在窗口明細(xì)中計(jì)算總計(jì)值，顯示在總計(jì)框

可以看到如下代碼中，版本五的Qt確定按鈕的邏輯，又變得清爽起來(lái)。

但實(shí)際上，只是把這部分判斷的代碼移動(dòng)到了CashContext中，如果后續(xù)需要新增一種算法，還是要修改CashContext中的判斷的，但有需求就會(huì)有修改，任何需求的變更都是有成本的，只是變更成本高低的不同，繼續(xù)降低目前CashContext的修改成本，可以利用反射技術(shù)，這在后續(xù)介紹抽象工廠模式時(shí)會(huì)提到。

void Widget::on_okBtn_clicked()
{
    // 此次的價(jià)格原價(jià)：價(jià)格*數(shù)量
    float thisPrice = ui->priceEdit->text().toFloat() * ui->numEdit->text().toInt();
    
    // 下拉框不同計(jì)算策略的索引值
    int idx = ui->calcSelect->currentIndex();
    CashContext cc = CashContext(idx);

    // 傳入原價(jià)，根據(jù)結(jié)算規(guī)則，得到計(jì)算后的實(shí)際價(jià)格
    thisPrice = cc.GetResult(thisPrice);

    // 總計(jì)
    m_fTotalPrice += thisPrice;

    // 窗口中展示明細(xì)
    ui->showPanel->append("price:" + ui->priceEdit->text()
                          + ", num:" + ui->numEdit->text()
                          + ", method:" +  ui->calcSelect->currentText()
                          + " -> (" + QString::number(thisPrice) + ")");

    // 顯示總計(jì)
    ui->totalShow->setText(QString::number(m_fTotalPrice));
}

版本五的演示結(jié)果與版本三、版本四的效果一樣，這里不再貼圖。

3 總結(jié)

本篇介紹了設(shè)計(jì)模式中的策略模式，并通過(guò)商場(chǎng)收費(fèi)計(jì)算軟件的實(shí)例，使用Qt和C++編程，從基礎(chǔ)的收費(fèi)功能到后續(xù)需求的增加，一步步修改代碼，來(lái)學(xué)習(xí)策略模式的使用，以及對(duì)比策略模式與簡(jiǎn)單工廠模式的不同。