《大話設(shè)計模式》解讀02-策略模式

本篇文章，來解讀《大話設(shè)計模式》的第2章——策略模式。并通過Qt和C++代碼實現(xiàn)實例代碼的功能。

1 策略模式

策略模式作為一種軟件設(shè)計模式，指對象有某個行為，但是在不同的場景中，該行為有不同的實現(xiàn)算法。

策略模式的特點：

定義了一組算法（業(yè)務(wù)規(guī)則）封裝了每個算法這一類的算法可互換代替

策略模式的組成：

抽象策略角色（策略類）： 通常由一個接口或者抽象類實現(xiàn)具體策略角色：包裝了相關(guān)的算法和行為環(huán)境角色（上下文）：持有一個策略類的引用（或指針），最終給客戶端調(diào)用

策略模式（Strategy）：它定義了算法家族，分別封裝起來，讓它們之間可以互相替換，此模式讓算法的變化，不會影響到使用算法的客戶。

2 收銀軟件實例

題目：做一個商場收銀軟件，營業(yè)員根據(jù)用戶所購買商品的單價和數(shù)量，向客戶收費

我們聯(lián)想策略模式，對于收費行為，在不同的場景中（正常收費、打折收費、滿減收費），對應(yīng)不同的算法（或稱策略）實現(xiàn)。

下面先來看版本一，還未使用策略模式，僅實現(xiàn)基礎(chǔ)的收費計算。

2.1 版本一：基礎(chǔ)收費

這里使用Qt設(shè)計一個收費系統(tǒng)的界面，每次可以輸入單價和數(shù)量，點確定按鈕之后，會在信息框中展示此次的合計價格，支持多個商品的多次計算，多次計算的總價在最下面的總計欄中展示。

對應(yīng)的代碼實現(xiàn)如下：

on_okBtn_clicked 為Qt點擊確定按鈕后的槽函數(shù)：該函數(shù)實現(xiàn)為，此次的價格合計等于價格x數(shù)量，多次的價格累加是總計價格。on_resetBtn_clicked 為Qt點擊重置按鈕后的槽函數(shù)：該函數(shù)實現(xiàn)為，清空相關(guān)的顯示和各種數(shù)據(jù)

void Widget::on_okBtn_clicked()
{
    // 此次的價格合計：價格*數(shù)量
    float thisPrice = ui->priceEdit->text().toFloat() * ui->numEdit->text().toInt();
    // 總計
    m_fTotalPrice += thisPrice;
    
	// 窗口中展示明細
    ui->showPanel->append("price:" + ui->priceEdit->text()
                          + ", num:" + ui->numEdit->text()
                          + " -> (" + QString::number(thisPrice) + ")");
	// 顯示總計
    ui->totalShow->setText(QString::number(m_fTotalPrice));
}

void Widget::on_resetBtn_clicked()
{
    m_fTotalPrice = 0;
    ui->showPanel->clear();
    ui->totalShow->clear();
    ui->priceEdit->clear();
    ui->numEdit->clear();
}

實際的演示效果如下，僅實現(xiàn)單價x數(shù)量功能：

如果在此基礎(chǔ)上，需要增加打折收費功能，需要怎么做呢？下面來看版本二。

2.2 版本二：增加打折

對于打折功能，在界面上，只需要增加一個打折率的下拉框即可，然后在計算公式上在加一步乘以打折率即可，代碼改動不大：

void Widget::on_okBtn_clicked()
{
    // 根據(jù)下拉框獲取對應(yīng)的打折率
    float rebate = 1.0;
    if (ui->calcSelect->currentIndex() == 1) rebate = 0.8;
    else if (ui->calcSelect->currentIndex() == 2) rebate = 0.7;
    else if (ui->calcSelect->currentIndex() == 3) rebate = 0.5;

    // 此次的價格合計：價格*數(shù)量*打折率
    float thisPrice = ui->priceEdit->text().toFloat() * ui->numEdit->text().toInt() * rebate;
    // 總計
    m_fTotalPrice += thisPrice;

    // 窗口中展示明細
    ui->showPanel->append("price:" + ui->priceEdit->text()
                          + ", num:" + ui->numEdit->text()
                          + ", rebate:" + QString::number(rebate)
                          + " -> (" + QString::number(thisPrice) + ")");
    // 顯示總計
    ui->totalShow->setText(QString::number(m_fTotalPrice));
}

演示效果如下，可以支持正常收費、八折收費、七折收費和五折收費。

目前看起來代碼也還可以，但如果此時需要增加滿減活動呢？比如滿300減100這種。

因為滿減這種方式，不像打折那樣簡單的乘以一個打折率就行了，它需要兩個參數(shù)，滿減的價格條件，的，滿減的優(yōu)惠值，，對于滿300減100的方式，如果是700，滿足了2次，就要減200了，這種計算方式需要單獨再寫一套計算邏輯。

下面來看版本三是如何實現(xiàn)的。

2.3 版本三：簡單工廠

聯(lián)想上次介紹的簡單工廠模式，對于目前收費的需求，實際可以將其分類三類：

正常收費類：不需要參數(shù)打折收費類：需要1個參數(shù)（打折率）滿減收費類（返利收費類）：需要2次參數(shù)（滿減的價格條件的滿減的優(yōu)惠值）

因此，可以將這3鐘方式分別封裝為單獨的收費類，并通過簡單工廠的方式，在不同的收費需求下，實例化對應(yīng)的收費計算對象，進行收費的計算。

2.3.1 收費類相關(guān)代碼

對應(yīng)的代碼如下，設(shè)計了現(xiàn)金收費類CashSuper以及對應(yīng)的具體子類：

正常收費類：CashNormal，將原價原路返回打折收費類：CashRebate，初始化時輸入打折率，計算時返回打折后的價格返利收費類：CashReturn，初始化時輸入滿減的條件和滿減的值，計算時返回滿減后的值

// 現(xiàn)金收費類
class CashSuper
{
public:
    virtual float acceptCash(float money)
    {
        return money;
    }
};

// 正常收費類
class CashNormal : public CashSuper
{
public:
    // 原價返回
    float acceptCash(float money)
    {
        return money;
    }
};

// 打折收費類
class CashRebate : public CashSuper
{
private:
    float m_fMoneyRebate = 1.0;

public:
    // 初始化時輸入打折率
    CashRebate(float rebate)
    {
        m_fMoneyRebate = rebate;
    }

    // 返回打折后的價格
    float acceptCash(float money)
    {
        return money * m_fMoneyRebate;
    }
};

// 返利收費類
class CashReturn : public CashSuper
{
private:
    float m_fMoneyCondition = 0;
    float m_fMoneyReturn    = 0;
public:
    // 初始化時輸入滿減的條件和滿減的值
    CashReturn(float moneyCondition, float moneyReturn)
    {
        m_fMoneyCondition = moneyCondition;
        m_fMoneyReturn    = moneyReturn;
    }

public:
    // 返回滿減后的值（滿足滿減倍數(shù)，按倍數(shù)滿減）
    float acceptCash(float money)
    {
        float result = money;
        if (money >= m_fMoneyCondition)
        {
            result -= ((int) money / (int) m_fMoneyCondition) * m_fMoneyReturn;
        }
        return result;
    }
};

//現(xiàn)金收費工廠類
class CashFactory
{
public:
    CashSuper *createCashAccept(int combIdx) // 參數(shù)為下拉列表中的索引
    {
        CashSuper *pCS = nullptr;
        switch (combIdx)
        {
            case 0: // "正常收費"
            {
                pCS = (CashSuper *)(new CashNormal());
                break;
            }
            case 1: // "打8折"
            {
                pCS = (CashSuper *)(new CashRebate(float(0.8)));
                break;
            }
            case 2: // "滿300返100"
            {
                pCS = (CashSuper *)(new CashReturn(float(300), float(100)));
                break;
            }
            default:
                break;

        }
        return pCS;
    }
};

2.3.2 Qt界面上點擊確定的槽函數(shù)的修改

Qt界面上點擊確定，客戶端的處理邏輯如下：

• 計算此次的價格原價：價格x數(shù)量根據(jù)下拉框當(dāng)前選擇的策略，獲取對應(yīng)的索引值，目前代碼中寫了3種：
  • 索引0：正常收費索引1：打8折索引2：滿300返100

調(diào)用現(xiàn)金計算工廠，傳入索引值，實例化對應(yīng)的現(xiàn)金計算對象調(diào)用現(xiàn)金計算對象，得到此次的計算結(jié)果，展示在窗口明細中計算總計值，顯示在總計框

void Widget::on_okBtn_clicked()
{
    // 此次的價格原價：價格*數(shù)量
    float thisPrice = ui->priceEdit->text().toFloat() * ui->numEdit->text().toInt();

    // 下拉框不同計算策略的索引值
    int idx = ui->calcSelect->currentIndex();

    // 現(xiàn)金計算工廠
    CashFactory cashFactory;
    CashSuper *pCS = cashFactory.createCashAccept(idx);
    if (pCS != nullptr)
    {
        // 傳入原價，根據(jù)結(jié)算規(guī)則，得到計算后的實際價格
        thisPrice = pCS->acceptCash(thisPrice);
        delete pCS;
    }

    // 總計
    m_fTotalPrice += thisPrice;

    // 窗口中展示明細
    ui->showPanel->append("price:" + ui->priceEdit->text()
                          + ", num:" + ui->numEdit->text()
                          + ", method:" +  ui->calcSelect->currentText()
                          + " -> (" + QString::number(thisPrice) + ")");

    // 顯示總計
    ui->totalShow->setText(QString::number(m_fTotalPrice));
}

演示效果如下，可以支持正常收費、八折收費、滿300減100收費。

上述代碼，使用了簡單工廠模式后，如果再需要增加一種新類型的促銷手段，比如滿100元則有10個積分，則只需要再增加一個現(xiàn)在收費類即可，接收2個參數(shù)（滿足積分的條件和對應(yīng)的積分值），繼承于CashSuper類。

不過，雖然簡單工廠模式實現(xiàn)了對不同的收費計算對象的創(chuàng)建管理，但對于本案例，商場可能經(jīng)常更改打折的額度和返利額度，而每次維護或擴展收費方式都要改動這個工廠，然后代碼需要重新編譯部署，好像不是一種很好的方式。

下面來看版本四是如何實現(xiàn)的。

2.4 版本四：策略模式

版本四用到了本篇的主題——策略模式。

策略模式（Strategy）：它定義了算法家族，分別封裝起來，讓它們之間可以互相替換，此模式讓算法的變化，不會影響到使用算法的客戶。

對于本例，商場的促銷手段：打折、返利這些，對應(yīng)的就是算法。

用工廠來生成算法對象，本身也沒有問題，但算法只是一種策略，而這些策略是隨時可能互相替換的，這就是變化點。

策略模式的作用就是來封裝變化點，設(shè)計的UML類圖如下，與簡單工廠的主要區(qū)別是將簡單工廠類換成了上下文類：

上下文類，或稱環(huán)境類，維護對具體策略的引用現(xiàn)金收費類，在這里對應(yīng)的是策略類（父類）3種具體收費類，在這里對應(yīng)的是具體的策略類（子類）

策略模式和簡單工廠模式初看可能比較像，下面來看下代碼實現(xiàn)的區(qū)別。

2.4.1 現(xiàn)金收費上下文類

收費類相關(guān)代碼。相比較版本三，收費類和具體的收費類都不需要動，只需要把簡單工廠類改為現(xiàn)金收費上下文類即可。

現(xiàn)金收費上下文類有一個CashSuper的指針，實現(xiàn)對具體策略的引用

在初始化CashContext時，傳入CashSuper的指針的指針，通過其提供的GetResult方法，可以得到其算法的計算結(jié)果。

這里的GetResult方法，調(diào)用的是具體策略的acceptCash方法。

//現(xiàn)金收費上下文類
class CashContext
{
private:
    CashSuper *m_pCS = nullptr;
    
public:
    CashContext(CashSuper *pCsuper)
    {
       m_pCS = pCsuper;
    }

    ~CashContext()
    {
        if (m_pCS) delete m_pCS;
    }

    float GetResult(float money)
    {
        return m_pCS->acceptCash(money);
    }
};

2.4.2 Qt界面上點擊確定的槽函數(shù)的修改

Qt界面上點擊確定，客戶端的處理邏輯如下：

• 計算此次的價格原價：價格x數(shù)量根據(jù)下拉框當(dāng)前選擇的策略，獲取對應(yīng)的索引值（0：正常收費，1：打8折，2：滿300返100）

然后將具體的算法類作為參數(shù)來創(chuàng)建一個上下文類再調(diào)用上下文類的GetResult方法，得到此次的計算結(jié)果

，展示在窗口明細中計算總計值，顯示在總計框

void Widget::on_okBtn_clicked()
{
    // 此次的價格原價：價格*數(shù)量
    float thisPrice = ui->priceEdit->text().toFloat() * ui->numEdit->text().toInt();
    
    // 下拉框不同計算策略的索引值
    int idx = ui->calcSelect->currentIndex();
    CashContext *pCC = nullptr;
    switch (idx)
    {
        case 0: // "正常收費"
        {
            pCC = new CashContext(new CashNormal());
            break;
        }
        case 1: // "打8折"
        {
            pCC = new CashContext(new CashRebate(float(0.8)));
            break;
        }
        case 2: // "滿300返100"
        {
            pCC = new CashContext(new CashReturn(float(300), float(100)));
            break;
        }
        default:
            break;
    }

    // 計算后的價格
    if (pCC != nullptr)
    {
        // 傳入原價，根據(jù)結(jié)算規(guī)則，得到計算后的實際價格
        thisPrice = pCC->GetResult(thisPrice);
        delete pCC;
    }

    // 總計
    m_fTotalPrice += thisPrice;

    // 窗口中展示明細
    ui->showPanel->append("price:" + ui->priceEdit->text()
                          + ", num:" + ui->numEdit->text()
                          + ", method:" +  ui->calcSelect->currentText()
                          + " -> (" + QString::number(thisPrice) + ")");

    // 顯示總計
    ui->totalShow->setText(QString::number(m_fTotalPrice));
}

該代碼的演示效果和版本三的一樣，這里不再貼圖。

下面再來分析下版本四的策略模式和版本三的簡單工廠模式的區(qū)別：

簡單工廠模式

• ：通過簡單工廠來得到具體的計算對應(yīng)對象，調(diào)用具體對象的acceptCash方法得到結(jié)果。

策略模式

：通過上下文類來維護對具體策略的引用，調(diào)用上下文類的GetResult方法得到結(jié)果（本質(zhì)也是調(diào)用其維護的具體策略的acceptCash方法）。

對比發(fā)現(xiàn)，兩種模式區(qū)別就在于;

簡單工廠模式是，根據(jù)你的需求，給你創(chuàng)建一個對應(yīng)的收費計算對象，后續(xù)的收費計算你和這個對象來對接即可。而策略模式是，根據(jù)你的需求，上下文類幫你和具體的策略對象對接，你需要計算時，仍然通過上下文類的接口獲取即可。

對于版本四的代碼，Qt界面上客戶端的處理代碼又變得復(fù)雜了，如何將客戶端的那些判斷邏輯移走呢？下面來看版本五。

2.5 版本五：策略模式+簡單工廠

版本四的代碼，CashContext上下文類在初始化時，接收的參數(shù)是具體的策略類的指針。

在版本五中，將參數(shù)改為Qt界面收費類型下拉框的索引值，然后在CashContext內(nèi)部，根據(jù)索引值，利用簡單工廠模式，CashContext自己創(chuàng)建對應(yīng)的策略對象，代碼如下;

2.5.1 在策略模式內(nèi)加入簡單工廠

//現(xiàn)金收費上下文類
class CashContext
{
private:
    CashSuper *m_pCS = nullptr;

public:
    CashContext(int combIdx)
    {
        switch (combIdx)
        {
            case 0: // "正常收費"
            {
                m_pCS = (CashSuper *)(new CashNormal());
                break;
            }
            case 1: // "打8折"
            {
                m_pCS = (CashSuper *)(new CashRebate(float(0.8)));
                break;
            }
            case 2: // "滿300返100"
            {
                m_pCS = (CashSuper *)(new CashReturn(float(300), float(100)));
                break;
            }
            default:
                break;
        }
    }

    ~CashContext()
    {
        if (m_pCS) delete m_pCS;
    }

    float GetResult(float money)
    {
        if (m_pCS)
        {
            return m_pCS->acceptCash(money);
        }
        return money;
    }
};

2.5.2 Qt界面上點擊確定的槽函數(shù)的修改

Qt界面上點擊確定，客戶端的處理邏輯如下：

• 計算此次的價格原價：價格x數(shù)量根據(jù)下拉框當(dāng)前選擇的策略，獲取對應(yīng)的索引值（0：正常收費，1：打8折，2：滿300返100）

然后將索引值作為參數(shù)來創(chuàng)建一個上下文類

再調(diào)用上下文類的GetResult方法，得到此次的計算結(jié)果，展示在窗口明細中計算總計值，顯示在總計框

可以看到如下代碼中，版本五的Qt確定按鈕的邏輯，又變得清爽起來。

但實際上，只是把這部分判斷的代碼移動到了CashContext中，如果后續(xù)需要新增一種算法，還是要修改CashContext中的判斷的，但有需求就會有修改，任何需求的變更都是有成本的，只是變更成本高低的不同，繼續(xù)降低目前CashContext的修改成本，可以利用反射技術(shù)，這在后續(xù)介紹抽象工廠模式時會提到。

void Widget::on_okBtn_clicked()
{
    // 此次的價格原價：價格*數(shù)量
    float thisPrice = ui->priceEdit->text().toFloat() * ui->numEdit->text().toInt();
    
    // 下拉框不同計算策略的索引值
    int idx = ui->calcSelect->currentIndex();
    CashContext cc = CashContext(idx);

    // 傳入原價，根據(jù)結(jié)算規(guī)則，得到計算后的實際價格
    thisPrice = cc.GetResult(thisPrice);

    // 總計
    m_fTotalPrice += thisPrice;

    // 窗口中展示明細
    ui->showPanel->append("price:" + ui->priceEdit->text()
                          + ", num:" + ui->numEdit->text()
                          + ", method:" +  ui->calcSelect->currentText()
                          + " -> (" + QString::number(thisPrice) + ")");

    // 顯示總計
    ui->totalShow->setText(QString::number(m_fTotalPrice));
}

版本五的演示結(jié)果與版本三、版本四的效果一樣，這里不再貼圖。

3 總結(jié)

本篇介紹了設(shè)計模式中的策略模式，并通過商場收費計算軟件的實例，使用Qt和C++編程，從基礎(chǔ)的收費功能到后續(xù)需求的增加，一步步修改代碼，來學(xué)習(xí)策略模式的使用，以及對比策略模式與簡單工廠模式的不同。