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Strategy Pattern 教你秒变“神枪手”
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作者：
字节跳动技术团队 2022-08-22 14:48:59
本文介绍的是 Strategy Pattern (策略模式)。干货满满，希望阅读后你能有所收获～
作者案：本文介绍的是 Strategy Pattern (策略模式)。干货满满，希望阅读后你能有所收获～
做一件事情有不同的实现方式，可以将变化的部分和不变的部分剥离开，去除大量的 if/else，提供高扩展性。
比如我们想要带妹吃鸡，就要成为一个神枪手。在各种枪战游戏中，有各种不同的枪，我们要根据射程的不同选择不同的枪进行射击。
如果枪的子弹数量都不富裕，我们要用最少的子弹，最合适的方法达到最强伤害，最终大吉大利。
当我们距离对手：
- 1米以内，使用平底锅(想我当时三级头三级甲，手持 AKM，满血满状态，三级包里药包无数，到了决赛圈被平底锅堵在墙角打死啦? )；
- 100 米左右，使用冲锋枪；
- 超过 1000 米，使用狙击枪(对于我这样的小菜鸡，基本流程是开一枪没打中，暴露位置，被别人一狙打死...囧)。
/**
* 面条式代码判断最强武器
*/
public class NoodlesKillProcessor {
/**
* 根据距离判断最好的武器击杀对手
* @param distance
*/
@BadSmell
public static void killByDistance(int distance) {
if(distance < 0) {
throw new RuntimeException("距离咋还能是负数呢?");
}
if(distance >= 0 && distance < 1) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("两步快速走过去");
System.out.println("掏出平底锅呼他");
return;
}
if(distance >= 1 && distance < 10) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("快速走过去");
System.out.println("掏出手枪打他");
return;
}
if(distance >= 10 && distance < 100) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("身体站直, 心态稳住");
System.out.println("掏出冲锋枪打他");
return;
}
if(distance >= 100 && distance < 1000) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("身体蹲下降低后坐力");
System.out.println("掏出步枪");
System.out.println("打开 3 倍镜");
System.out.println("开枪射击");
return;
}
if(distance >= 1000) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("趴在草丛里苟着");
System.out.println("掏出狙击枪");
System.out.println("打开 8 倍镜");
System.out.println("开枪射击");
return;
}
}
}我觉得这有 3 个问题，具体分析如下：
01 可读性问题
我看这么多 if/else 语句，里面的 sout 语句目前三四行也还好，如果我们有上百行的语句，里面也有很多 if/else，这样都不知道下个主 if 跑哪去啦 ?
02 重复性问题
全都需要发现敌人，如果发现敌人是个成百上千行代码，就很麻烦啦。
03 可维护性问题
如果这时候我们新增了一种枪，比如是霰弹枪，适用 10 到 20 的时候使用，这时候我们就需要在加一个 if 语句如下:
/**
* 面条式代码判断最强武器
*/
public class NoodlesKillProcessor {
/**
* 根据距离判断最好的武器击杀对手
* @param distance
*/
@BadSmell
public static void killByDistance(int distance) {
if(distance < 0) {
throw new RuntimeException("距离咋还能是负数呢?");
}
if(distance >= 0 && distance < 1) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("两步快速走过去");
System.out.println("掏出平底锅呼他");
return;
}
if(distance >= 1 && distance < 10) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("快速走过去");
System.out.println("掏出手枪打他");
return;
}
if(distance >= 10 && distance < 20) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("身体站直, 瞄准");
System.out.println("打一枪算一枪");
return;
}
if(distance >= 20 && distance < 100) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("身体站直, 心态稳住");
System.out.println("掏出冲锋枪打他");
return;
}
if(distance >= 100 && distance < 1000) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("身体蹲下降低后坐力");
System.out.println("掏出步枪");
System.out.println("打开 3 倍镜");
System.out.println("开枪射击");
return;
}
if(distance >= 1000) {
System.out.println("发现敌人");
System.out.println("趴在草丛里苟着");
System.out.println("掏出狙击枪");
System.out.println("打开 8 倍镜");
System.out.println("开枪射击");
return;
}
}
}这个看着也没啥大问题的样子，不就是加了个 if 么，但是由于我们改动了这个文件，测试同学问我们需要测试哪些功能，说是测一种枪需要 5 天
问题来啦，本来说是你增加一种枪, 需要测 5 天，但是现在你说改了这文件，上下可能有些局部变量共享的，或者有些方法可能改了入参的值，这些有负作用的方法被调用啦，所以可能狙击枪也得测一测，可能手枪也得测一测。
测试同学崩了，本来 5 天的工作量，搞成了 5 * 6 天，一个月都在测枪
初步尝试解决
我们先定义好一个基础类，解决一下可读性问题和重复性问题。
定义一个基础武器类：
/**
* 抽象的枪
*/
public abstract class Weapon {
/**
* 发现敌人
*/
protected void findEnemy() {
System.out.println("发现敌人");
}
/**
* 开枪前的动作
*/
protected abstract void preAction();
/**
* 开枪
*/
protected abstract void shoot();
/**
* 整体的动作
*/
public void kill() {
findEnemy();
preAction();
shoot();
}
}逐个实现武器的具体类、平底锅、冲锋枪、步枪等类如下:
/**
* 平底锅
*/
public class Pan extends Weapon {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("两步快速走过去");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("掏出平底锅呼他");
}
}
/**
* 手枪类
*/
public class Pistol extends Weapon {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("快速走过去");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("掏出手枪打他");
}
}
/**
* 霰弹枪
*/
public class Shotgun extends Weapon {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("身体站直, 瞄准");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("打一枪算一枪");
}
}
/**
* 狙击枪
*/
public class SniperRifle extends Weapon {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("趴在草丛里苟着");
System.out.println("掏出狙击枪");
System.out.println("打开 8 倍镜");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("开枪射击");
}
}
/**
* 冲锋枪
*/
public class SubmachineGun extends Weapon {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("身体站直, 心态稳住");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("掏出冲锋枪打他");
}
}我们的方法就可以改动得更清晰啦
/**
* 抽象出类代码判断最强武器
*/
public class WeaponKillProcessor {
/**
* 根据距离判断最好的武器击杀对手
* @param distance
*/
@BadSmell
public static void killByDistance(int distance) {
if (distance < 0) {
throw new RuntimeException
("距离咋还能是负数呢?");
}
Weapon weapon = null;
if (distance >= 0 && distance < 1) {
weapon = new Pan();
} else if (distance >= 1 && distance < 10) {
weapon = new Pistol();
} else if (distance > 10 && distance < 20) {
weapon = new Shotgun();
} else if (distance >= 20 && distance < 100) {
weapon = new SubmachineGun();
} else if (distance >= 100 && distance < 1000) {
weapon = new Rifle();
} else if (distance >= 1000) {
weapon = new SniperRifle();
}
weapon.kill();
}
}类图如下:
使用策略模式
上面的代码没有解决最根本的问题，也就是去除 if/else，所用的方法其实就是将 if else 转换为 for，这样的代码后续添加枪就不需要再增加新的类型啦。
我们先定义一个通用的策略模式接口如下：
/**
* 策略模式
*/
public interface Strategy
<T extends AbstractStrategyRequest,
R extends AbstractStrategyResponse> {
/*
* 执行策略
* @param request
* @return
*/
R executeStrategy(T request);
}入参和出参都是基本的抽象类：
/**
* 策略模式抽象入参
*/
public abstract class AbstractStrategyRequest {
}
/**
* 策略模式抽象出参
*/
public abstract class AbstractStrategyResponse {
}实现一个武器抽象类实现接口：
public abstract class WeaponStrategy implements
Strategy<WeaponStrategyRequest,
AbstractStrategyResponse> {
/**
* 发现敌人
*/
protected void findEnemy() {
System.out.println("发现敌人");
}
/**
* 开枪前的动作
*/
protected abstract void preAction();
/**
* 开枪
*/
protected abstract void shoot();
/**
* 获取距离范围
* @return
*/
protected abstract Range<Integer> queryDistanceRange();
/**
* 整体的动作
*/
public void kill() {
findEnemy();
preAction();
shoot();
}
@Override
public AbstractStrategyResponse
executeStrategy(WeaponStrategyRequest request) {
System.out.println("距离敌人 " + request.getDistance());
kill();
return null;
}
}其中的 Range 类实现如下：
/**
* 范围类
* @param <T>
*/
@Data
@AllArgsConstructor
public class Range<T extends Comparable<T>> {
private T start;
private T end;
public Range(T start, T end) {
this.start = start;
this.end = end;
}
private boolean isIncludeStart = true;
private boolean isIncludeEnd = false;
/**
* 判断是否在范围内
* @param target
* @return
*/
public boolean inRange(T target) {
if(isIncludeStart) {
if(start.compareTo(target) > 0) {
return false;
}
} else {
if(start.compareTo(target) >= 0) {
return false;
}
}
if(isIncludeEnd) {
if(end.compareTo(target) < 0) {
return false;
}
} else {
if(end.compareTo(target) <= 0) {
return false;
}
}
return true;
}
}依次实现这个抽象武器策略类：
/**
* 平底锅
*/
public class PanStrategy extends WeaponStrategy {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("二步快速走过去");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("掏出平底锅呼他");
}
@Override
protected Range<Integer> queryDistanceRange() {
return new Range<>(0, 1);
}
}
/**
* 手枪类
*/
public class PistolStrategy extends WeaponStrategy {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("快速走过去");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("掏出手枪打他");
}
@Override
protected Range<Integer> queryDistanceRange() {
return new Range<>(1, 10);
}
}
/**
* 步枪
*/
public class RifleStrategy extends WeaponStrategy {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("身体蹲下降低后坐力");
System.out.println("掏出步枪");
System.out.println("打开 3 倍镜");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("开枪射击");
}
@Override
protected Range<Integer> queryDistanceRange() {
return new Range<>(100, 1000);
}
}
/**
* 霰弹枪
*/
public class ShotgunStrategy extends WeaponStrategy {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("身体站直, 瞄准");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("打一枪算一枪");
}
@Override
protected Range<Integer> queryDistanceRange() {
return new Range<>(10, 20);
}
}
/**
* 狙击枪
*/
public class SniperRifleStrategy extends WeaponStrategy {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("趴在草丛里苟着");
System.out.println("掏出狙击枪");
System.out.println("打开 8 倍镜");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("开枪射击");
}
@Override
protected Range<Integer> queryDistanceRange() {
return new Range<>(1000, Integer.MAX_VALUE);
}
}
/**
* 冲锋枪
*/
public class SubmachineGunStrategy extends WeaponStrategy {
@Override
protected void preAction() {
System.out.println("身体站直, 心态稳住");
}
@Override
protected void shoot() {
System.out.println("掏出冲锋枪打他");
}
@Override
protected Range<Integer> queryDistanceRange() {
return new Range<>(20, 100);
}
}定义一个上下文类来对入参进行路由：
/**
* 策略上下文, 用来路由策略
*/
public class StrategyContext {
public static final List<WeaponStrategy>
WEAPON_STRATEGYS = new ArrayList<>();
static {
WEAPON_STRATEGYS.add(new PanStrategy());
WEAPON_STRATEGYS.add(new PistolStrategy());
WEAPON_STRATEGYS.add(new RifleStrategy());
WEAPON_STRATEGYS.add(new ShotgunStrategy());
WEAPON_STRATEGYS.add(new SniperRifleStrategy());
WEAPON_STRATEGYS.add(new SubmachineGunStrategy());
}
public static void execute(Integer distance) {
WEAPON_STRATEGYS.stream().
filter((weaponStrategy -> {
Range<Integer> integerRange =
weaponStrategy.queryDistanceRange();
return integerRange.inRange(distance);
})).
findAny().
get().
executeStrategy(
new WeaponStrategyRequest(distance));
}
}最后在主方法里面调用就好啦：
public class App {
public static void main(String[] args) {
StrategyContext.execute(89);
}
}结果如下：
距离敌人 89
身体站直，心态稳住
掏出冲锋枪打他
类图如下：
责任编辑：未丽燕
来源：
字节跳动技术团队
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