算法的封装与切换——策略模式(一)

俗话说:条条大路通罗马。在很多情况下,实现某个目标的途径不止一条,例如我们在外出旅游时可以选择多种不同的出行方式,如骑自行车、坐汽车、坐火车或者坐飞机,可根据实际情况(目的地、旅游预算、旅游时间等)来选择一种最适合的出行方式。在制订旅行计划时,如果目的地较远、时间不多,但不差钱,可以选择坐飞机去旅游;如果目的地虽远、但假期长、且需控制旅游成本时可以选择坐火车或汽车;如果从健康和环保的角度考虑,而且有足够的毅力,自行车游或者徒步旅游也是个不错的选择,大笑。

在软件开发中,我们也常常会遇到类似的情况,实现某一个功能有多条途径,每一条途径对应一种算法,此时我们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。本章我们将介绍一种为了适应算法灵活性而产生的设计模式——策略模式。

24.1 电影票打折方案

Sunny软件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周岁及以下的儿童可享受每张票减免10元的优惠(原始票价需大于等于20元);

(3) 影院VIP用户除享受票价半价优惠外还可进行积分,积分累计到一定额度可换取电影院赠送的奖品。

该系统在将来可能还要根据需要引入新的打折方式。

为了实现上述电影票打折功能,Sunny软件公司开发人员设计了一个电影票类MovieTicket,其核心代码片段如下所示:

//电影票类  
class MovieTicket {  
    private double price; //电影票价格  
    private String type; //电影票类型  

    public void setPrice(double price) {  
        this.price = price;  
    }  

    public void setType(String type) {  
        this.type = type;  
    }  

    public double getPrice() {  
        return this.calculate();  
    }  

         //计算打折之后的票价  
    public double calculate() {  
                  //学生票折后票价计算  
        if(this.type.equalsIgnoreCase("student")) {  
            System.out.println("学生票:");  
            return this.price * 0.8;  
        }  
                  //儿童票折后票价计算  
        else if(this.type.equalsIgnoreCase("children") && this.price >= 20 ) {  
            System.out.println("儿童票:");  
            return this.price - 10;  
        }  
                  //VIP票折后票价计算  
        else if(this.type.equalsIgnoreCase("vip")) {  
            System.out.println("VIP票:");  
            System.out.println("增加积分!");  
            return this.price * 0.5;  
        }  
        else {  
            return this.price; //如果不满足任何打折要求,则返回原始票价  
        }  
    }  
}

编写如下客户端测试代码:

class Client {  
    public static void main(String args[]) {  
        MovieTicket mt = new MovieTicket();  
        double originalPrice = 60.0; //原始票价  
        double currentPrice; //折后价  

        mt.setPrice(originalPrice);  
        System.out.println("原始价为:" + originalPrice);  
        System.out.println("---------------------------------");  

        mt.setType("student"); //学生票  
        currentPrice = mt.getPrice();  
        System.out.println("折后价为:" + currentPrice);  
        System.out.println("---------------------------------");  

        mt.setType("children"); //儿童票  
        currentPrice = mt.getPrice();  
        System.out.println("折后价为:" + currentPrice);  
    }  
}

编译并运行程序,输出结果如下所示:

原始价为:60.0
---------------------------------
学生票:
折后价为:48.0
---------------------------------
儿童票:
折后价为:50.0

通过MovieTicket类实现了电影票的折后价计算,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,更换打折方式只需修改客户端代码中的参数,无须修改已有源代码,但该方案并不是一个完美的解决方案,它至少存在如下三个问题:

(1) MovieTicket类的calculate()方法非常庞大,它包含各种打折算法的实现代码,在代码中出现了较长的if…else…语句,不利于测试和维护。

(2) 增加新的打折算法或者对原有打折算法进行修改时必须修改MovieTicket类的源代码,违反了“开闭原则”,系统的灵活性和可扩展性较差。

(3) 算法的复用性差,如果在另一个系统(如商场销售管理系统)中需要重用某些打折算法,只能通过对源代码进行复制粘贴来重用,无法单独重用其中的某个或某些算法(重用较为麻烦)。

如何解决这三个问题?导致产生这些问题的主要原因在于MovieTicket类职责过重,它将各种打折算法都定义在一个类中,这既不便于算法的重用,也不便于算法的扩展。因此我们需要对MovieTicket类进行重构,将原本庞大的MovieTicket类的职责进行分解,将算法的定义和使用分离,这就是策略模式所要解决的问题,下面将进入策略模式的学习。

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