策略模式(Strategy Pattern)又稱政策模式,其定義一系列的算法,把它們一個個封裝起來,並且使它們可以互相替換。封裝的策略算法一般是獨立的,策略模式根據輸入來調整採用哪個算法。關鍵是策略的 實現和使用分離

注意:本文可能用到一些編碼技巧比如 IIFE(Immediately Invoked Function Expression, 立即調用函數表達式),ES6 的語法 let/const、箭頭函數、rest 參數,短路運算符 等,如果還沒接觸過可以點擊鏈接稍加學習 ~

1. 你曾見過的策略模式

現在電子產品種類繁多,尺寸多種多樣,有時候你會忍不住想拆開看看裏面啥樣(想想小時候拆的玩具車還有遙控器),但是螺絲規格很多,螺絲刀尺寸也不少,如果每碰到一種規格就買一個螺絲刀,家裏就得堆滿螺絲刀了。所以現在人們都用多功能的螺絲刀套裝,螺絲刀把只需要一個,碰到不同規格的螺絲只要換螺絲刀頭就行了,很方便,體積也變小很多。

再舉個栗子,一輛車的輪胎有很多規格,在泥濘路段開的多的時候可以用泥地胎,在雪地開得多可以用雪地胎,高速公路上開的多的時候使用高性能輪胎,針對不同使用場景更換不同的輪胎即可,不需更換整個車。

這些都是策略模式的實例,螺絲刀/車屬於封裝上下文,封裝和使用不同的螺絲刀頭/輪胎,螺絲刀頭/輪胎這裏就相當於策略,可以根據需求不同來更換不同的使用策略。

在這些場景中,有以下特點:

  1. 螺絲刀頭/輪胎(策略)之間相互獨立,但又可以相互替換;

  2. 螺絲刀/車(封裝上下文)可以根據需要的不同選用不同的策略;

2. 實例的代碼實現

具體的例子我們用編程上的例子來演示,比較好量化。

場景是這樣的,某個電商網站希望舉辦一個活動,通過打折促銷來銷售庫存物品,有的商品滿 100 減 30,有的商品滿 200 減 80,有的商品直接8折出售(想起被雙十一支配的恐懼),這樣的邏輯交給我們,我們要怎樣去實現呢。

function priceCalculate(discountType, price) {
    if (discountType === 'minus100_30') {   		// 滿100減30
        return price - Math.floor(price / 100) * 30
    }
    else if (discountType === 'minus200_80') {  // 滿200減80
        return price - Math.floor(price / 200) * 80
    }
    else if (discountType === 'percent80') {    // 8折
        return price * 0.8
    }
}

priceCalculate('minus100_30', 270)    // 輸出: 210
priceCalculate('percent80', 250)      // 輸出: 200

通過判斷輸入的折扣類型來計算計算商品總價的方式,幾個 if-else 就滿足了需求,但是這樣的做法的缺點也很明顯:

  1. priceCalculate 函數隨着折扣類型的增多, if-else 判斷語句會變得越來越臃腫;
  2. 如果增加了新的折扣類型或者折扣類型的算法有所改變,那麼需要更改 priceCalculate 函數的實現,這是違反開放-封閉原則的;
  3. 可複用性差,如果在其他的地方也有類似這樣的算法,但規則不一樣,上述代碼不能複用;

我們可以改造一下,將計算折扣的 算法部分提取出來 保存爲一個對象,折扣的 類型作爲 key ,這樣索引的時候 通過對象的鍵值索引調用具體的算法

const DiscountMap = {
    minus100_30: function(price) {
        return price - Math.floor(price / 100) * 30
    },
    minus200_80: function(price) {
        return price - Math.floor(price / 200) * 80
    },
    percent80: function(price) {
        return price * 0.8
    }
}

/* 計算總售價*/
function priceCalculate(discountType, price) {
    return DiscountMap[discountType] && DiscountMap[discountType](price)
}

priceCalculate('minus100_30', 270)
priceCalculate('percent80', 250)

// 輸出: 210
// 輸出: 200

這樣 算法的實現和算法的使用就被分開了 ,想添加新的算法也變得十分簡單:

DiscountMap.minus150_40 = function(price) {
    return price - Math.floor(price / 150) * 40
}

如果你希望計算算法隱藏起來,那麼可以藉助 IIFE 使用閉包的方式,這時需要添加增加策略的入口,以方便擴展:

const PriceCalculate = (function() {
    /* 售價計算方式 */
    const DiscountMap = {
        minus100_30: function(price) {      // 滿100減30
            return price - Math.floor(price / 100) * 30
        },
        minus200_80: function(price) {      // 滿200減80
            return price - Math.floor(price / 200) * 80
        },
        percent80: function(price) {        // 8折
            return price * 0.8
        }
    }
    
    return {
        priceClac: function(discountType, price) {
            return DiscountMap[discountType] && DiscountMap[discountType](price)
        },
        addStrategy: function(discountType, fn) {		// 註冊新計算方式
            if (DiscountMap[discountType]) return
            DiscountMap[discountType] = fn
        }
    }
})()

PriceCalculate.priceClac('minus100_30', 270)	// 輸出: 210

PriceCalculate.addStrategy('minus150_40', function(price) {
    return price - Math.floor(price / 150) * 40
})
PriceCalculate.priceClac('minus150_40', 270)	// 輸出: 230

這樣算法就被隱藏起來,並且預留了增加策略的入口,便於擴展。

3. 策略模式的通用實現

根據上面的例子提煉一下策略模式,折扣計算方式可以被認爲是策略(Strategy),這些策略之間可以相互替代,而具體折扣的計算過程可以被認爲是封裝上下文(Context),封裝上下文可以根據需要選擇不同的策略。

主要有下面幾個概念:

  1. Context:封裝上下文,根據需要調用需要的策略,屏蔽外界對策略的直接調用,只對外提供一個接口,根據需要調用對應的策略;

  2. Strategy:策略,含有具體的算法,其方法的外觀相同,因此可以互相代替;

  3. StrategyMap:所有策略的合集,供封裝上下文調用;

結構圖如下:

策略模式

下面使用通用化的方法實現一下。

const StrategyMap = {}

function context(type, ...rest) {
    return StrategyMap[type] && StrategyMap[type](...rest)
}

StrategyMap.minus100_30 = function(price) {
  	return price - Math.floor(price / 100) * 30
}

context('minus100_30', 270)			// 輸出: 210

通用實現看起來似乎比較簡單,這裏分享一下項目實戰。

4. 實戰中的策略模式

4.1 表格 formatter

這裏舉一個 Vue + ElementUI 項目中用到的例子,其他框架的項目原理也類似,和大家分享一下。

Element 的表格控件的 Column 接受一個 formatter 參數,用來格式化內容,其類型爲函數,並且還可以接受幾個特定參數,像這樣: Function(row, column, cellValue, index)

以文件大小轉化爲例,後端經常會直接傳 bit 單位的文件大小,那麼前端需要根據後端的數據,根據需求轉化爲自己需要的單位的文件大小,比如 KB/MB。

首先實現文件計算的算法:

export const StrategyMap = {
    /* Strategy 1: 將文件大小(bit)轉化爲 KB */
    bitToKB: val => {
        const num = Number(val)
        return isNaN(num) ? val : (num / 1024).toFixed(0) + 'KB'
    },
    /* Strategy 2: 將文件大小(bit)轉化爲 MB */
    bitToMB: val => {
        const num = Number(val)
        return isNaN(num) ? val : (num / 1024 / 1024).toFixed(1) + 'MB'
    }
}

/* Context: 生成el表單 formatter */
const strategyContext = function(type, rowKey){
  return function(row, column, cellValue, index){
  	return StrategyMap[type](row[rowKey])
  }
}

export default strategyContext

那麼在組件中我們可以直接:

<template>
    <el-table :data="tableData">
        <el-table-column prop="date" label="日期"></el-table-column>
        <el-table-column prop="name" label="文件名"></el-table-column>
        <!-- 直接調用 strategyContext -->
        <el-table-column prop="sizeKb" label="文件大小(KB)"
                         :formatter='strategyContext("bitToKB", "sizeKb")'>
        </el-table-column>
        <el-table-column prop="sizeMb" label="附件大小(MB)"
                         :formatter='strategyContext("bitToMB", "sizeMb")'>
        </el-table-column>
    </el-table>
</template>

<script type='text/javascript'>
    import strategyContext from './strategyContext.js'
    
    export default {
        name: 'ElTableDemo',
        data() {
            return {
                strategyContext,
                tableData: [
                    { date: '2019-05-02', name: '文件1', sizeKb: 1234, sizeMb: 1234426 },
                    { date: '2019-05-04', name: '文件2', sizeKb: 4213, sizeMb: 8636152 }]
            }
        }
    }
</script>

<style scoped></style>

代碼實例可以參看 codepen - 策略模式實戰

運行結果如下圖:

4.2 表單驗證

除了表格中的 formatter 之外,策略模式也經常用在表單驗證的場景,這裏舉一個 Vue + ElementUI 項目的例子,其他框架同理。

ElementUI 的 Form 表單 具有表單驗證功能,用來校驗用戶輸入的表單內容。實際需求中表單驗證項一般會比較複雜,所以需要給每個表單項增加 validator 自定義校驗方法。

我們可以像官網示例一樣把表單驗證都寫在組件的狀態 data 函數中,但是這樣就不好複用使用頻率比較高的表單驗證方法了,這時我們可以結合策略模式和函數柯里化的知識來重構一下。首先我們在項目的工具模塊(一般是 utils 文件夾)實現通用的表單驗證方法:

// src/utils/validates.js

/* 姓名校驗 由2-10位漢字組成 */
export function validateUsername(str) {
    const reg = /^[\u4e00-\u9fa5]{2,10}$/
    return reg.test(str)
}

/* 手機號校驗 由以1開頭的11位數字組成  */
export function validateMobile(str) {
    const reg = /^1\d{10}$/
    return reg.test(str)
}

/* 郵箱校驗 */
export function validateEmail(str) {
    const reg = /^[a-zA-Z0-9_-]+@[a-zA-Z0-9_-]+(\.[a-zA-Z0-9_-]+)+$/
    return reg.test(str)
}

然後在 utils/index.js 中增加一個柯里化方法,用來生成表單驗證函數:

// src/utils/index.js

import * as Validates from './validates.js'

/* 生成表格自定義校驗函數 */
export const formValidateGene = (key, msg) => (rule, value, cb) => {
    if (Validates[key](value)) {
        cb()
    } else {
        cb(new Error(msg))
    }
}

上面的 formValidateGene 函數接受兩個參數,第一個是驗證規則,也就是 src/utils/validates.js 文件中提取出來的通用驗證規則的方法名,第二個參數是報錯的話表單驗證的提示信息。

<template>
    <el-form ref="ruleForm"
             label-width="100px"
             class="demo-ruleForm"
             :rules="rules"
             :model="ruleForm">
        
        <el-form-item label="用戶名" prop="username">
            <el-input v-model="ruleForm.username"></el-input>
        </el-form-item>
        
        <el-form-item label="手機號" prop="mobile">
            <el-input v-model="ruleForm.mobile"></el-input>
        </el-form-item>
        
        <el-form-item label="郵箱" prop="email">
            <el-input v-model="ruleForm.email"></el-input>
        </el-form-item>
    </el-form>
</template>

<script type='text/javascript'>
    import * as Utils from '../utils'
    
    export default {
        name: 'ElTableDemo',
        data() {
            return {
                ruleForm: { pass: '', checkPass: '', age: '' },
                rules: {
                    username: [{
                        validator: Utils.formValidateGene('validateUsername', '姓名由2-10位漢字組成'),
                        trigger: 'blur'
                    }],
                    mobile: [{
                        validator: Utils.formValidateGene('validateMobile', '手機號由以1開頭的11位數字組成'),
                        trigger: 'blur'
                    }],
                    email: [{
                        validator: Utils.formValidateGene('validateEmail', '不是正確的郵箱格式'),
                        trigger: 'blur'
                    }]
                }
            }
        }
    }
</script>

可以看見在使用的時候非常方便,把表單驗證方法提取出來作爲策略,使用柯里化方法動態選擇表單驗證方法,從而對策略靈活運用,大大加快開發效率。

代碼實例可以參看 codesandbox - 策略模式表單驗證實戰

運行結果:

5. 策略模式的優缺點

策略模式將算法的 實現和使用拆分 ,這個特點帶來了很多優點:

  1. 策略之間相互獨立,但 策略可以自由切換 ,這個策略模式的特點給策略模式帶來很多靈活性,也提高了策略的複用率;

  2. 如果不採用策略模式,那麼在選策略時一般會採用多重的條件判斷,採用策略模式可以 避免多重條件判斷 ,增加可維護性;

  3. 可擴展性好,策略可以很方便的進行擴展;

策略模式的缺點:

  1. 策略相互獨立,因此一些複雜的算法邏輯 無法共享 ,造成一些資源浪費;

  2. 如果用戶想採用什麼策略,必須瞭解策略的實現,因此 所有策略都需向外暴露 ,這是違背迪米特法則/最少知識原則的,也增加了用戶對策略對象的使用成本。

6. 策略模式的適用場景

那麼應該在什麼場景下使用策略模式呢:

  1. 多個算法 只在行爲上稍有不同 的場景,這時可以使用策略模式來動態選擇算法;

  2. 算法 需要自由切換 的場景;

  3. 有時 需要多重條件判斷 ,那麼可以使用策略模式來規避多重條件判斷的情況;

7. 其他相關模式

7.1 策略模式和模板方法模式

策略模式和模板方法模式的作用比較類似,但是結構和實現方式有點不一樣。

  1. 策略模式讓我們在程序運行的時候動態地指定要使用的算法;

  2. 模板方法模式是在子類定義的時候就已經確定了使用的算法;

7.2 策略模式和享元模式

見享元模式中的介紹。

最後

如果你覺得這篇內容對你挺有啓發,我想邀請你幫我三個小忙:

  1. 點個「 在看 」,讓更多的人也能看到這篇內容(喜歡不點在看,都是耍流氓 -_-)

  2. 歡迎加我微信「 qianyu443033099 」拉你進技術羣,長期交流學習...

  3. 關注公衆號「 前端下午茶 」,持續爲你推送精選好文,也可以加我爲好友,隨時聊騷。

點個在看支持我吧,轉發就更好了

相關文章