【泛型代码复用】：策略模式+泛型，代码重构新境界

# 1. 策略模式与代码复用的基本概念

## 1.1 策略模式的定义
策略模式是一种行为设计模式，它允许定义一系列算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以互相替换使用。这种模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

## 1.2 代码复用的意义
代码复用是指在开发过程中，避免编写重复代码的一种软件开发原则。它使得软件开发更加高效，同时也有助于维护和扩展。策略模式是实现代码复用的一种有效方式。

## 1.3 策略模式与代码复用的联系
策略模式通过将算法的定义和使用分离，极大地促进了代码复用。它允许同一个算法家族，通过改变策略对象就能适应不同的场景需求，而无需修改现有的代码结构。这样一来，不仅提高了软件的可维护性，也为未来可能的算法变更提供了灵活性。

为了深入理解策略模式如何服务于代码复用，请继续阅读下一章，我们将深入探讨策略模式的设计原理。

# 2. 深入策略模式的设计原理

## 2.1 策略模式的定义与组成

### 2.1.1 策略模式的UML结构

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为设计模式，它定义了一系列算法，将每个算法封装起来，并使它们可以互换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户。本节将介绍策略模式的核心组成部分，并通过UML结构图进行说明。

classDiagram
    class Context {
        <<interface>>
        +executeAlgorithm()
    }
    class Strategy {
        <<interface>>
        +algorithmInterface()
    }
    class ConcreteStrategyA {
        +algorithmInterface()
    }
    class ConcreteStrategyB {
        +algorithmInterface()
    }
    class ConcreteStrategyC {
        +algorithmInterface()
    }
    Context <-- Strategy : uses >
    Strategy <|-- ConcreteStrategyA
    Strategy <|-- ConcreteStrategyB
    Strategy <|-- ConcreteStrategyC

- **Context（上下文）**：定义了客户端感兴趣的接口，维护了一个Strategy对象的引用。
- **Strategy（策略）**：定义所有支持的算法的接口。Context使用此接口来调用特定策略实现的算法。
- **ConcreteStrategy（具体策略）**：实现了Strategy定义的算法接口，每个具体策略类都实现了所支持的算法。

### 2.1.2 策略模式的实现原理

策略模式的核心思想是将算法的定义从它的使用中分离出来。这样，算法可以独立于使用它的客户端变化。策略模式通常由以下几种角色构成：

1. **策略（Strategy）**：策略定义了算法家族，封装算法，使算法可以互换。
2. **具体策略（Concrete Strategies）**：实现了具体的算法，并负责具体算法的实现细节。
3. **上下文（Context）**：负责维护一个引用指向一个策略对象，并可定义一个接口来让策略访问它的数据。

策略模式的实现涉及到如下几个步骤：

1. **定义策略接口**：首先定义一个策略接口，该接口定义了算法的行为。
2. **实现具体策略**：根据策略接口，创建具体策略类来实现不同的算法。
3. **设置上下文**：上下文类持有策略的引用，并提供接口来设置策略对象。

在实际编码过程中，策略模式可以给客户端一个透明的选择算法的方式。下面是一个简单的代码示例：

// 策略接口
public interface Strategy {
    void algorithmInterface();
}

// 具体策略A
public class ConcreteStrategyA implements Strategy {
    @Override
    public void algorithmInterface() {
        // 实现算法A
    }
}

// 具体策略B
public class ConcreteStrategyB implements Strategy {
    @Override
    public void algorithmInterface() {
        // 实现算法B
    }
}

// 上下文
public class Context {
    private Strategy strategy;

    public Context(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void executeAlgorithm() {
        strategy.algorithmInterface();
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context(new ConcreteStrategyA());
        context.executeAlgorithm();
        context = new Context(new ConcreteStrategyB());
        context.executeAlgorithm();
    }
}

策略模式的实现原理强调了算法的封装和可替换性，通过上下文类来统一算法的调用方式。在多变的业务需求下，策略模式提供了很好的扩展性和灵活性。

## 2.2 策略模式的优势与应用场景

策略模式提供了一种替代继承的方法，它定义了算法族，分别封装起来，并让它们之间可以互换。本节将探讨策略模式带来的优势以及它在不同场景中的应用案例。

### 2.2.1 提高代码的可扩展性

策略模式最大的优势之一是提高了代码的可扩展性。当算法以接口的形式定义时，就具备了天然的扩展性。具体来说：

- **新增策略**：可以随时向系统中添加新的算法，而不需要修改现有代码。
- **修改策略**：如果需要修改现有的算法，可以简单地修改或者替换相应的策略类。
- **灵活切换算法**：可以在运行时根据特定条件选择合适的策略，从而动态改变算法的行为。

策略模式在可扩展性方面的表现，使得它非常适合于那些算法经常变化或者算法集合经常变动的应用场景。

### 2.2.2 策略模式在不同领域的应用案例

策略模式在软件开发的不同领域都有广泛的应用，下面将介绍策略模式的一些典型应用案例：

- **图形用户界面（GUI）组件**：例如，按钮的点击事件可以根据不同的策略来实现不同的行为。当用户点击按钮时，可能会弹出一个对话框，或者跳转到另一个界面。
- **电子商务网站**：电子商务网站在促销时期可能会采用不同的折扣策略。例如，节假日促销可以使用打折策略，而买一赠一可以使用赠品策略。
- **游戏AI设计**：在游戏开发中，AI（人工智能）的行为可以通过策略模式来定义，根据不同的游戏情况选择不同的策略来控制角色行为。

策略模式的应用使得软件设计更加灵活，并且在面对需求变更时能快速适应。下面是一个具体的代码示例：

// 淘宝购物车结账策略接口
public interface CheckoutStrategy {
    double checkout(double total);
}

// 固定金额折扣策略
public class FixedAmountDiscountStrategy implements CheckoutStrategy {
    private double discountAmount;

    public FixedAmountDiscountStrategy(double discountAmount) {
        this.discountAmount = discountAmount;
    }

    @Override
    public double checkout(double total) {
        return total - discountAmount;
    }
}

// 按百分比折扣策略
public class PercentageDiscountStrategy implements CheckoutStrategy {
    private double discountPercentage;

    public PercentageDiscountStrategy(double discountPercentage) {
        this.discountPercentage = discountPercentage;
    }

    @Override
    public double checkout(double total) {
        return total * (1 - discountPercentage / 100);
    }
}

// 结账上下文
public class ShoppingCart {
    private CheckoutStrategy strategy;

    public void setStrategy(CheckoutStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public double checkout(double total) {
        return strategy.checkout(total);
    }
}

通过策略模式，可以轻松地根据不同的促销活动更换结算策略，或者新增其他结算方式，从而增强代码的可维护性和系统的灵活性。

## 2.3 策略模式的限制与挑战

尽管策略模式有很多优势，但是在实际应用中，它也存在一些局限性。本节将对策略模式的局限性进行分析，并探讨面对多策略选择时可能遇到的挑战。

### 2.3.1 策略模式的局限性分析

策略模式的局限性主要体现在以下几个方面：

- **策略数量**：当策略的数量非常多时，维护和理解这些策略类可能会变得复杂。
- **客户端代码的改动**：如果客户端代码需要频繁地切换策略，可能会增加客户端的复杂性。
- **性能影响**：在某些情况下，策略模式可能会对性能产生负面影响，特别是在策略类非常多且每个策略实现都较为复杂的情况下。

策略模式的这些局限性要求我们在使用策略模式之前，要对业务场景有清晰的认识和评估。

### 2.3.2 面对多策略选择的解决方案

面对策略模式的挑战，特别是当需要在许多策略中做出选择时，可以考虑以下解决方案：

- **策略工厂**：创建一个策略工厂来管理策略的创建和选择过程。这样做可以将策略的选择逻辑集中管理，简化客户端代码。
- **策略缓存**：如果策略对象创建成本较高，可以使用缓