策略模式&lambda重构策略模式

一、概念以及背景

策略模式(Strategy Pattern) :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端而变化,也称为政策模式(Policy)。

简而言之,策略模式是客户端在运行时选择某种解决方案(策略,方法,算法)来解决问题,而解决方案(策略,方法,算法)的定义与使用是分开的,即解决方案与客户端的调用中间有个类可以针对不同的问题,采取不同的解决方案,该中间类中持有一个对策略类接口的引用实例,用于定义所采用的策略。

本文涉及的代码在github上,点击 链接 可查看源码。

文章会用两种方式来实现策略模式,一种是Java8之前通过自己写接口的方式实现策略模式,另一种是采用Java8提供的函数式接口来实现策略模式,也用了lambda表达式,使代码看起来更加简洁,使我们能更专注于业务逻辑的处理。

文章所用的场景是这样的:根据快递包裹的重量计算快递公司的邮费,不同的快递公司有不同的邮费计算方式,如京东,申通,圆通等快递公司的邮费计算都是不一样的。

二、策略模式

策略模式需要一个策略接口,定义一个待实现的方法,不同的解决方案(方法)实现该策略接口,以实现不同的解决方法,接着为了让客户端和策略解耦,即解决方案的定义与使用是分开的,我们需要有一个中间类,我们先看一下上面提到的场景下的UML类图:

CalculateStrategy是策略接口,有一个待实现的calculate方法,计算邮费,根据传入的包裹重量,返回计算好的邮费。JdCalculateStrategy、StoCalculateStrategy、YtoCalculateStrategy分别为京东、申通、圆通不同的计算邮费方式,实现了CalculateStrategy接口的calculate方法。

CalculateStrategy策略接口代码如下:

public interface CalculateStrategy {
    Double calculate(Integer weight);
}

JdCalculateStrategy类:

public class JdCalculateStrategy implements CalculateStrategy {
    @Override
    public Double calculate(Integer weight) {
        return 10 + weight * 1.2;
    }
}

StoCalculateStrategy类:

public class StoCalculateStrategy implements CalculateStrategy {
    @Override
    public Double calculate(Integer weight) {
        return 12 + weight * 0.8;
    }
}

YtoCalculateStrategy类:

public class YtoCalculateStrategy implements CalculateStrategy {
    @Override
    public Double calculate(Integer weight) {
        return 8 + weight * 1.5;
    }
}

我们可以看到不同的快递公司有不同的策略来计算邮费。为了避免在往后邮费计算需要修改的时候,也需要修改客户调用方代码,也为了进一步解耦,我们需要有一个中间类,来把策略封装起来,持有策略接口。

中间类CalculateContext代码如下:

public class CalculateContext {
    //持有策略接口
    private CalculateStrategy calculateStrategy;
    public void setCalculateStrategy(CalculateStrategy calculateStrategy) {
        this.calculateStrategy = calculateStrategy;
    }
    public Double calculate(Integer weigth) {
        return calculateStrategy.calculate(weigth);
    }
}

在运行时选择某种解决方案,客户端代码如下:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Integer weight = 15;
        CalculateContext context = new CalculateContext();
        CalculateStrategy calculateStrategy = new JdCalculateStrategy();
        context.setCalculateStrategy(calculateStrategy);
        System.out.println("运行时指定策略,计算邮费如下:" + context.calculate(weight));
    }
}

三、lambda重构策略模式

仔细思考,不难发现,不同的策略其实是不同的方法,那么有没有一种办法,在运行时要选择某种方法,我们可以直接提供方法呢?当然不是if else 不同分支里面调用我们写好的不同方法啦,这样的话代码结构比较乱,高度耦合了,分支也比较多,这里采用的是Java8提供的一个内置函数式接口:

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
}

该接口的用法,我们可以看apply方法,入参是T泛型类,返回值是R泛型类,仔细想想是不是符合我们的要求,计算邮费的方法:入参是Integer类型的包裹重量,返回参数是Double型的邮费,这里我们就可以这样用该接口,Function<Integer, Double>,计算邮费的方法用lambda表达式去实现apply接口方法。光是这样还是不行的,因为我们要怎么根据快递公司来方便地调用lambda表达式呢?答案是:用Map集合,key是快递公司,value是函数式接口的lambda表达式即可。

快递公司枚举类,作为map的key:

public enum ParcelCompanyEnum {
    ZTO("中通快递"),YTO("圆通快递"),STO("申通快递"),JD("京东快递");
    String name;
    ParcelCompanyEnum(String name) {
        this.name = name;
    }
}

CalculatePostage类有一个Map成员变量,在类对象初始化的时候初始化该map,map设置lambda表达式,实现函数式接口,

public class CalculatePostage {
     Map<ParcelCompanyEnum, Function<Integer, Double>> map = new HashMap<>(5);

    {
        map.put(ParcelCompanyEnum.JD, this::calculateJd);
        map.put(ParcelCompanyEnum.STO, this::calculatSto);
        map.put(ParcelCompanyEnum.YTO, this::calculateYto);
        map.put(ParcelCompanyEnum.ZTO, this::calculateZto);
    }
    public Double calculateJd(Integer weight) {
        return 10 + weight * 1.2;
    }
    public Double calculatSto(Integer weight) {
        return 12 + weight * 0.8;
    }
    public Double calculateYto(Integer weight) {
        return 8 + weight * 1.5;
    }
    public Double calculateZto(Integer weight) {
        return 9 + weight * 1.1;
    }
}

接着,在客户端是这样子来调用的:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ParcelCompanyEnum company = ParcelCompanyEnum.JD;
        Integer weight = 15;
        CalculatePostage calculatePostage = new CalculatePostage();
        System.out.println("Java8 lambda + 策略模式 计算邮费:" + calculatePostage.map.get(company).apply(weight));
    }
}

先根据快递公司来获取不同的策略,然后传入包裹重量,最后返回计算结果。

如果你对函数式接口、lambda表达式不熟悉或者不了解的话,我推荐《Java8实战》这本书,可以留个邮箱我发电子书。

三、拓展Java8提供的内置函数式接口

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