Java 策略选择器：灵活、高效的设计模式

策略模式是一种行为设计模式，它允许在运行时选择算法的实现，从而使得代码更加灵活、可扩展。在 Java 中，策略选择器通过将算法封装成独立的类，使得算法可以独立于使用它的客户端变化。

理解策略模式

策略模式的核心思想是定义一系列的算法，将它们统一封装，并让它们可以互相替换。客户端只需要选择合适的策略，而不需要关心具体的算法实现。这种方式提供了更好的灵活性和可维护性。

策略模式的组件

  1. 上下文（Context）：持有一个策略类的引用。
  2. 策略接口（Strategy Interface）：所有策略的公共接口。
  3. 具体策略（Concrete Strategy）：实现策略接口的具体类。

如何实现策略选择器

我们来实现一个简单的策略模式例子。假设我们需要根据不同的支付方式来计算订单的费用。首先定义一个策略接口 PaymentStrategy，然后实现几个具体的支付方式。

代码示例

// 策略接口
public interface PaymentStrategy {
    void pay(int amount);
}

// 具体策略：信用卡支付
public class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("支付 " + amount + " 元通过信用卡。");
    }
}

// 具体策略：支付宝支付
public class AlipayPayment implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("支付 " + amount + " 元通过支付宝。");
    }
}

// 上下文
public class ShoppingCart {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;

    public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy paymentStrategy) {
        this.paymentStrategy = paymentStrategy;
    }

    public void checkout(int amount) {
        paymentStrategy.pay(amount);
    }
}

使用示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart cart = new ShoppingCart();

        // 使用信用卡支付
        cart.setPaymentStrategy(new CreditCardPayment());
        cart.checkout(100);

        // 切换到支付宝支付
        cart.setPaymentStrategy(new AlipayPayment());
        cart.checkout(200);
    }
}

当你运行这个代码时，你会看到选择不同支付方式的输出，展示了策略模式的灵活性。

序列图

为了进一步理解策略模式如何在实际应用中运行，我们可以用序列图表示各个组件的交互过程。

sequenceDiagram
    participant Client
    participant Cart as ShoppingCart
    participant Strategy as PaymentStrategy

    Client->>Cart: setPaymentStrategy(CreditCardPayment)
    Cart->>Strategy: pay(100)
    Strategy-->>Client: "支付 100 元通过信用卡。"
    
    Client->>Cart: setPaymentStrategy(AlipayPayment)
    Cart->>Strategy: pay(200)
    Strategy-->>Client: "支付 200 元通过支付宝。"

在这个序列图中，客户端（Client）和购物车（ShoppingCart）之间的交互显示了如何设置策略，并通过支付策略进行支付。

状态图

策略模式中的状态转移可以通过状态图来展示，下面的状态图显示了购物车在不同支付方式之间切换的状态。

stateDiagram
    [*] -->选择支付方式
    选择支付方式 --> 信用卡支付 : 选择信用卡
    选择支付方式 --> 支付宝支付 : 选择支付宝
    信用卡支付 --> [*]
    支付宝支付 --> [*]

在这个状态图中，我们能够看到购物车的状态是如何在不同的支付方式之间切换的。

结论

策略选择器提供了一个灵活而高效的解决方案，让我们可以在运行时选择不同的算法，而不需要修改客户端代码。通过将算法封装在独立的策略类中，策略模式提高了代码的可维护性和可扩展性。

借助序列图和状态图，我们可以清晰地理解策略模式的组件及其交互方式。在真实的应用程序中，例如支付方式的选择，策略模式能够大幅简化代码的复杂性，使得我们更专注于业务逻辑的实现。

通过运用策略模式，我们的代码将变得更加优雅和灵活，应对未来的变化时也将更加从容不迫。