「软件设计模式」策略模式（Strategy）

软件设计模式深度解析：策略模式（Strategy Pattern）的精髓与实践

一、设计模式思想：以柔克刚的算法封装术

在软件开发中，我们经常会遇到需要动态切换算法或策略的场景。传统的硬编码方式会导致代码臃肿、维护困难，而策略模式（Strategy Pattern）正是解决这类问题的利器。该模式通过将算法族进行抽象封装，使其能够独立于客户端变化，完美体现了开闭原则（OCP）和组合优于继承的设计思想。

策略模式三大核心角色：

Context（环境类）：维护策略引用的执行环境
Strategy（抽象策略）：定义算法族的统一接口
ConcreteStrategy（具体策略）：实现具体的算法行为

二、实战演练：电商支付系统的策略演进

传统实现方式的困境

// 硬编码的支付方式选择
void processPayment(double amount, string paymentType) {
    if (paymentType == "Alipay") {
        // 支付宝支付逻辑
    } else if (paymentType == "WeChatPay") {
        // 微信支付逻辑
    } else if (paymentType == "CreditCard") {
        // 信用卡支付逻辑
    }
    // 新增支付方式需要修改此处
}

策略模式解决方案

步骤1：定义策略接口

class PaymentStrategy {
public:
    virtual ~PaymentStrategy() = default;
    virtual void pay(double amount) const = 0;
};

步骤2：实现具体策略

class AlipayStrategy : public PaymentStrategy {
public:
    void pay(double amount) const override {
        cout << "支付宝支付：" << amount << "元" << endl;
        // 调用支付宝SDK
    }
};

class WeChatPayStrategy : public PaymentStrategy {
public:
    void pay(double amount) const override {
        cout << "微信支付：" << amount << "元" << endl;
        // 调用微信支付接口
    }
};

步骤3：构建策略上下文

class PaymentContext {
private:
    unique_ptr<PaymentStrategy> strategy;
    
public:
    explicit PaymentContext(unique_ptr<PaymentStrategy> &&strategy)
        : strategy(move(strategy)) {}

    void executePayment(double amount) const {
        if (strategy) {
            strategy->pay(amount);
        }
    }

    void setStrategy(unique_ptr<PaymentStrategy> &&newStrategy) {
        strategy = move(newStrategy);
    }
};

步骤4：客户端灵活调用

int main() {
    // 创建支付上下文
    PaymentContext context(make_unique<AlipayStrategy>());
    
    // 执行默认策略
    context.executePayment(100.0);  // 支付宝支付100元
    
    // 动态切换策略
    context.setStrategy(make_unique<WeChatPayStrategy>());
    context.executePayment(200.0);  // 微信支付200元
    
    return 0;
}

步骤5：运行结果

支付宝支付：100元
微信支付：200元

三、策略模式进阶应用技巧

1. 策略工厂模式结合

class PaymentStrategyFactory {
public:
    static unique_ptr<PaymentStrategy> createStrategy(const string &type) {
        if (type == "Alipay") 
            return make_unique<AlipayStrategy>();
        if (type == "WeChatPay")
            return make_unique<WeChatPayStrategy>();
        throw invalid_argument("Unsupported payment type");
    }
};

调用方法：

#include <iostream>
#include "advanced_pay.h"

int main(int argc, char const *argv[]) {
    // 客户端调用
    auto alipayLambda = [](double amt) {
        cout << "Lambda支付宝支付：" << amt << endl;
    };

    auto weChatLambda = [](double amt) {
        cout << "Lambda微信支付：" << amt << endl;
    };
    GenericPaymentContext<decltype(alipayLambda)> ctx(alipayLambda);
    ctx.executePayment(150.0);

    GenericPaymentContext<decltype(weChatLambda)> ctx2(weChatLambda);
    ctx2.executePayment(200.0);
    return 0;
}

运行结果：

Lambda支付宝支付：150
Lambda微信支付：200

2. 策略参数配置化

// 通过JSON配置动态加载策略
{
    "payment_config": {
        "default_strategy": "Alipay",
        "strategies": {
            "Alipay": {
                "merchant_id": "2088xxxx",
                "notify_url": "/api/pay/notify"
            },
            "WeChatPay": {
                "app_id": "wx88888888",
                "mch_id": "1230000109"
            }
        }
    }
}

四、策略模式优劣辩证观

优势亮点：

消除条件判断：通过多态代替if-else分支
扩展性强：新增策略无需修改既有代码
算法复用：策略可在不同环境中共享
运行时切换：动态改变对象行为

适用场景：

系统需要多种算法变体
存在多重条件判断的相似算法
需要隔离算法实现与使用逻辑
算法需要自由切换或组合使用

潜在缺陷：

策略类数量可能爆炸式增长
客户端需要了解策略差异
增加对象间通信开销

五、工程实践中的策略模式变体

1. Lambda策略（C++14+）

2. 策略自动注册机制

六、从策略模式看设计原则

开闭原则（OCP）：对扩展开放，对修改关闭
单一职责原则（SRP）：每个策略只负责一个算法
依赖倒置原则（DIP）：高层模块依赖抽象接口
组合复用原则（CARP）：通过对象组合实现复用

七、总结与展望

策略模式作为行为型设计模式的代表，为算法管理提供了优雅的解决方案。在现代C++开发中，结合模板、lambda表达式等新特性，策略模式展现出更强大的生命力。随着领域驱动设计（DDD）的普及，策略模式在战术模式实现中也发挥着重要作用。