【设计模式】策略模式:可插拔算法,从硬编码到灵活适配,体会“算法解耦“思想

半桔:个人主页
🔥 个人专栏: 《设计模式》《手撕面试算法》《C++从入门到入土》
🔖恐惧囚禁人的灵魂,希望可以让你自由。《肖申克的救赎》
文章目录
一. 光头强转行
1.1 团结屯的故事
我是光头强。以前,我每天的生活就是被两头臭狗熊按在地上摩擦,不仅树砍不到,还要承受李老板的夺命连环Call和扣工资威胁。
直到有一天,我捡到了一本《C++ Primer》(虽然我也忘了森林里为啥会有这书)。那一刻,我悟了!砍树是没有前途的,计算机才是第一生产力!
我狠下心来闭关修炼,左手C++,右手面向对象(OO),发际线虽然更高了(额,我好像也没什么头发),但我感觉自己强得可怕。于是,我把电锯一扔,拿起键盘,给李老板发了辞职信:“世界那么大,我想去敲代码。”
李老板一听我要走,顿时慌了:“强子!你走了,《熊出没》还怎么拍?这动画片没反派怎么行?这样,工资翻倍(虽然原来只有300),给你安排新岗位:首席架构师。你给我开发一个《狗熊模拟器》!”
为了那点窝囊费……啊不,为了展现我的技术。
1.2 新工作,新需求
项目需求文档 - 《狗熊模拟器 v1.0》
甲方:李老板
描述:模拟团结屯狗熊的习性。
功能点:冬眠、爬树、居住习惯,以及最喜欢的食物。
二. 光头强的OO天赋
看完需求,我嘴角上扬。这不就是典型的继承题吗? 既然熊大熊二都住在团结屯,除了吃的口味不同,其他行为(冬眠、爬树、住树洞)完全一致。 我决定使用继承大法,主打一个代码复用,少写一行是一行。

classBear{public:virtual std::string FavoriteFood()=0;voidHibernation(){ std::cout <<"进行冬眠"<< std::endl;}voidClimbTree(){ std::cout <<"会爬树"<< std::endl;}voidLivingHabit(){ std::cout <<"住在树洞里面"<< std::endl;}protected:};classXiongDa:publicBear{public: std::string FavoriteFood()override{return"苹果";}};classXiongEr:publicBear{public: std::string FavoriteFood()override{return"蜂蜜";}};代码行云流水,提交Git,李老板看后直呼内行。
三. 李老板的新需求
李老板发现这个程序很有商业价值,格局打开,要把业务扩展到全宇宙的森林,不只是团结屯。
3.1 出大问题了
新增需求:系统要支持北极熊、熊猫、甚至玩具熊。
这时候我才发现,刚刚为了偷懒把 Hibernation和 ClimbTree写死在基类里,简直是在给自己挖坑!
- 北极熊:不冬眠啊!
- 玩具熊:人家连活物都不是,爬个鬼的树!
如果继续用继承,我只能**覆盖基类的方法了:

为了适配新物种,我必须在每个子类里重写代码。
- 如果有100种不冬眠的熊,我就要写100遍“不冬眠”的函数?
我希望通过继承的方式来达到代码复用的目的,但是涉及到维护时,效果并不是那么好,现在代码已经完全不能进行代码的复用了。
3.2 继承可能不是答案
我痛定思痛,回想起那本C++圣经上的教诲:
设计原则:找出应用中可能需要变化之处,把它们独立出来,不要和那些不需要变化的代码混在一起。
简单说就是:既然“怎么爬树”和“怎么冬眠”是会变的,那就把它们踢出 Bear 类,单独封装!
我要把“行为”变成一种“零件”,哪只熊需要什么零件,组装上去就行了。这就是组合。
你决定将基类的方式实现进行封装起来,对代码进行重构。
现在,Bear 类不再亲自负责实现“爬树”这个动作,它只负责拥有一个“爬树行为”的接口。
具体怎么爬?让接口的实现类去操心吧!

四. 最终方案
为了代码整洁,我们专注于重构 Hibernation 和 ClimbTree 这两个变化点。
- 先把“怎么冬眠”抽象成一个接口族:
classHibernation_Behavior{public:virtualvoidHibernation()=0;};classHibernation_able:publicHibernation_Behavior{public:voidHibernation()override{ std::cout <<"进行冬眠"<< std::endl;}};classHibernation_unable:publicHibernation_Behavior{public:voidHibernation()override{ std::cout <<"不需要冬眠"<< std::endl;}};- 同理,把爬树能力也拆分出来:
classClimbTree_Behavior{public:virtualvoidClimbTree()=0;};classClimbTree_able:publicClimbTree_Behavior{public:voidClimbTree()override{ std::cout <<"会爬树"<< std::endl;}};classClimbTree_unable:publicClimbTree_Behavior{public:voidClimbTree()override{ std::cout <<"不需要爬树"<< std::endl;}};- 重构 Bear 类
classBear{public:virtualvoidHibernation()=0;virtualvoidClimbTree()=0;protected: std::shared_ptr<Hibernation_Behavior> hibernation_behavior_; std::shared_ptr<ClimbTree_Behavior> climbTree_behavior_;};- 各种熊的实现:
classBrownBear:publicBear{public:BrownBear(){ hibernation_behavior_ = std::make_shared<Hibernation_unable>(); climbTree_behavior_ = std::make_shared<ClimbTree_able>();}voidHibernation(){ hibernation_behavior_->Hibernation();}voidClimbTree(){ climbTree_behavior_->ClimbTree();}};classPanda:publicBear{public:Panda(){ hibernation_behavior_ = std::make_shared<Hibernation_unable>(); climbTree_behavior_ = std::make_shared<ClimbTree_able>();}voidHibernation(){ hibernation_behavior_->Hibernation();}voidClimbTree(){ climbTree_behavior_->ClimbTree();}};五. 总结
这就是传说中的策略模式(Strategy Pattern)!
通过把 Hibernation_Behavior 和 ClimbTree_Behavior 定义为算法族,我们将行为的实现与使用行为的 Bear 类彻底解耦。
好处显而易见:
- 复用性起飞:如果不冬眠的代码逻辑变了,我只需要改
Hibernation_unable这一个类,所有不冬眠的熊都会自动更新。 - 扩展性无敌:李老板要是让我加个“机械熊”,我只需要新写一个
RocketJump_Behavior,然后在机械熊里装配上就行,根本不用去动原来的代码。
最后策略模式定义就是: 定义算法族,分别封装起来,让它们之间可以互相替换,此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。
好了,代码写完了,李老板对此非常满意,决定再奖励我加班修Bug。我要去砍树…啊不,去Debug了,下期见!