详解Java编程中的策略模式

策略模式属于对象的行为模式。其用意是针对一组算法，将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中，从而使得它们可以相互替换。策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。

策略模式的结构

　　策略模式是对算法的包装，是把使用算法的责任和算法本身分割开来，委派给不同的对象管理。策略模式通常把一个系列的算法包装到一系列的策略类里面，作为一个抽象策略类的子类。用一句话来说，就是：“准备一组算法，并将每一个算法封装起来，使得它们可以互换”。下面就以一个示意性的实现讲解策略模式实例的结构。

这个模式涉及到三个角色：

1. 环境(Context)角色：持有一个Strategy的引用。
2. 抽象策略(Strategy)角色：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体策略类所需的接口。
3. 具体策略(ConcreteStrategy)角色：包装了相关的算法或行为。

源代码
　　环境角色类

public class Context {
  //持有一个具体策略的对象
  private Strategy strategy;
  /**
   * 构造函数，传入一个具体策略对象
   * @param strategy  具体策略对象
   */
  public Context(Strategy strategy){
    this.strategy = strategy;
  }
  /**
   * 策略方法
   */
  public void contextInterface(){

    strategy.strategyInterface();
  }

}

抽象策略类

public interface Strategy {
  /**
   * 策略方法
   */
  public void strategyInterface();
}

具体策略类

public class ConcreteStrategyA implements Strategy {

  @Override
  public void strategyInterface() {
    //相关的业务
  }

}
public class ConcreteStrategyB implements Strategy {

  @Override
  public void strategyInterface() {
    //相关的业务
  }

}
public class ConcreteStrategyC implements Strategy {

  @Override
  public void strategyInterface() {
    //相关的业务
  }

}

以策略模式分析Java源码
声明：这里参考了Java源码分析-策略模式在Java集合框架实现代码中的体现

在java的集合框架中，构造Map或者Set时传入Comparator比较器，或者创建比较器传入Collections类的静态方法中作为方法的参数为Collection排序时，都使用了策略模式

简单的调用代码：

import java.util.*;

public class TestComparator {
  public static void main(String args[]) {
    LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
    list.add("wangzhengyi");
    list.add("bululu");

    // 创建一个逆序比较器
    Comparator<String> r = Collections.reverseOrder();

    // 通过逆序比较器进行排序
    Collections.sort(list, r);

    System.out.println(list);
  }
}

 

使用Collections.reverseOrder()方法实现一个比较器后，再调用Collections.sort(list, r)把比较器传入该方法中进行排序，下面看一下sort(list, r)中的代码：

public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {
  Object[] a = list.toArray();
  Arrays.sort(a, (Comparator)c);
  ListIterator i = list.listIterator();
  for (int j=0; j<a.length; j++) {
    i.next();
    i.set(a[j]);
  }
}

Array.sort(a, (Comparator)c);这句继续把比较器传入处理，下面是Array.sort(a, (Comparator)c)的具体操作：

public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {
  if (LegacyMergeSort.userRequested)
    legacyMergeSort(a, c);
  else
    TimSort.sort(a, c);
}


static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {
  sort(a, 0, a.length, c);
}


/** To be removed in a future release. */
private static <T> void legacyMergeSort(T[] a, Comparator<? super T> c) {
  T[] aux = a.clone();
  if (c==null)
    mergeSort(aux, a, 0, a.length, 0);
  else
    mergeSort(aux, a, 0, a.length, 0, c);
}

继续跟下去好了：

 

private static void mergeSort(Object[] src,
               Object[] dest,
               int low, int high, int off,
               Comparator c) {
  int length = high - low;

  // Insertion sort on smallest arrays
  if (length < INSERTIONSORT_THRESHOLD) {
    for (int i=low; i<high; i++)
      for (int j=i; j>low && c.compare(dest[j-1], dest[j])>0; j--)
        swap(dest, j, j-1);
    return;
  }

  // Recursively sort halves of dest into src
  int destLow = low;
  int destHigh = high;
  low += off;
  high += off;
  int mid = (low + high) >>> 1;
  mergeSort(dest, src, low, mid, -off, c);
  mergeSort(dest, src, mid, high, -off, c);

  // If list is already sorted, just copy from src to dest. This is an
  // optimization that results in faster sorts for nearly ordered lists.
  if (c.compare(src[mid-1], src[mid]) <= 0) {
    System.arraycopy(src, low, dest, destLow, length);
    return;
  }

  // Merge sorted halves (now in src) into dest
  for(int i = destLow, p = low, q = mid; i < destHigh; i++) {
    if (q >= high || p < mid && c.compare(src[p], src[q]) <= 0)
      dest[i] = src[p++];
    else
      dest[i] = src[q++];
  }
}

把使用到比较器的代码挑选出来：

// If list is already sorted, just copy from src to dest. This is an
// optimization that results in faster sorts for nearly ordered lists.
if (c.compare(src[mid-1], src[mid]) <= 0) {
  System.arraycopy(src, low, dest, destLow, length);
  return;
}

这里的compare方法在Comparator接口中也有定义：

public interface Comparator<T> {
  int compare(T o1, T o2);
}

由于这里是泛型实现了Comparator，所以实际执行时，会根据比较器的具体实现类调用到实现代码，也就是上面创建的逆序比较器的compare方法，其实现方法如下：

public int compare(Comparable<Object> c1, Comparable<Object> c2) {
   return c2.compareTo(c1);
}