设计模式之策略模式

1. 问题引入

案例描述：

对于不同职位的员工，年终奖的计算方式不尽相同，并且职位的类别在可见的未来还会增加。试设计一个合适的年终奖计算方式，来适应这一情况。

问题抽象：

在某个问题中，针对不同的情况，会有不同的算法。而且，解决该问题的算法，未来很有可能会改变。

不同的时候需要不同的算法，并且我们不想支持我们并不使用的算法。 ——— 《设计模式，GOF》

2.解决方案

方案一：分情况考虑问题。

枚举职位，针对不同的职位选择不同的年终奖计算方案。
代码如下：



#include <iostream> using namespace std; typedef float Bonus; //年终奖的金额 class Context{}; //计算年终奖需要的上下文条件 //枚举职位 enum Position { CEO, // 首席执行官 PROGRAMMER, // 程序猿 PM, // 产品经理 ACCOUNTANT // 会计 }; Bonus CEOBonus(const Context& context) { Bonus bonus = 0.0; cout << "CEO的年终奖计算方式." << endl; //... return bonus; } Bonus ProgrammerBonus(const Context& context) { Bonus bonus = 0.0; cout << "程序猿的年终奖计算方式." << endl; //... return bonus; } Bonus PMBonus(const Context& context) { Bonus bonus = 0.0; cout << "PM的年终奖计算方式." << endl; //... return bonus; } Bonus AccountantBonus(const Context& context) { Bonus bonus = 0.0; cout << "会计的年终奖计算方式." << endl; //... return bonus; } //年终奖的计算策略 class BonusStategy { private: Position m_pos; //职位 public: BonusStategy(Position pos) : m_pos(pos) {} //改变职位 void changePos(Position pos) { m_pos = pos; } //获取当前职位 Position position() const { return m_pos; } Bonus CalBonus() const { Bonus bonus = 0.0; Context context; //Context的处理... switch (m_pos) { case CEO: bonus = CEOBonus(context); break; case PROGRAMMER: bonus = ProgrammerBonus(context); break; case PM: bonus = PMBonus(context); break; case ACCOUNTANT: bonus = AccountantBonus(context); break; } return bonus; } }; int main() { BonusStategy bs(Position::PROGRAMMER); Bonus bonus = bs.CalBonus(); return 0; }

当职位种类数不变的情况下，这样的解决方案比较完美地解决了这个问题。其一是，我们可以将年终奖计算的函数放在一个文件下，将 BonusStategy 类放在另一个文件。当我们需要改变某个职位的年终奖计算方式时，只需修改计算函数，而不会影响 BonusStategy 类。其二是，当我们需要改变一个人的职位时，只需要改变他的 Position 变量，不必考虑其他因素。另外，这个方法比较通俗易懂，不涉及特别复杂的编程技巧，可读写较强。

但是，这个方案也有两点弊端。其一是，冗余代码过多。实际上每个 BonusStategy 对象在 CalBonus() 函数中，只会选择一个分支，而它却存储了其他不需要的分支，更加耗费CPU。其二是，随着公司的规模不断扩大，不断有新的职位产生。当增加新的职位时，我们不仅需要增加其对应的枚举类型字段和年终奖计算函数，而且需要在 BonusStategy::CalBonus() 中的 switch 语句增加对应的 case 语句。
如，当我们需要新增一个架构师（Architecte）时。我们需要先在 Position 类型中增加 ARCHITESTE 字段，然后，增加计算其年终奖的 Bonus ArchitecteBonus(const Context& context) 函数，最后需要在在 BonusStategy::CalBonus() 函数的 switch 语句中加入下列语句 :

case ARCHITESTE:
     bonus = ArchitecteBonus(context);
     break;

方案二：策略模式（Strategy）所提供的解决方案

将算法封装起来，并提供相同的接口，针对不同的职位，提供不同的算法实现。
代码实现如下：


#include <iostream>

using namespace std;

typedef float Bonus;   //年终奖的金额
class Context {}; //计算年终奖需要的上下文条件

class BonusStategy
{
public:
    virtual Bonus CalBonus
        (const Context& context) const = 0;
};

class CEOBonus : public BonusStategy
{
public:
    virtual Bonus CalBonus
        (const Context& context) const
    {
        Bonus bonus = 0.0;

        cout << "CEO的年终奖计算方式." << endl;
        //...

        return bonus;
    }
};

class ProgrammerBonus : public BonusStategy
{
public:
    virtual Bonus CalBonus
        (const Context& context) const
    {
        Bonus bonus = 0.0;

        cout << "程序猿的年终奖计算方式." << endl;
        //...

        return bonus;
    }
};

class PMBonus : public BonusStategy
{
public:
    virtual Bonus CalBonus
        (const Context& context) const
    {
        Bonus bonus = 0.0;

        cout << "PM的年终奖计算方式." << endl;
        //...

        return bonus;
    }
};

class AccountantBonus : public BonusStategy
{
public:
    virtual Bonus CalBonus
          (const Context& context) const
    {
        Bonus bonus = 0.0;

        cout << "会计的年终奖计算方式." << endl;
        //...

        return bonus;
    }
};

class Staff
{
private:
    BonusStategy* m_bonusStategy;
public:
    Staff(BonusStategy* bonusStategy)
        : m_bonusStategy(bonusStategy){}
    Bonus CalBonus() const
    {
        Bonus bonus = 0.0;
        Context context;
        //Context的处理...

        return m_bonusStategy->CalBonus(context);
    }
    ~Staff()
    {
        delete m_bonusStategy;
    }
};

int main()
{
    Staff staff(new ProgrammerBonus);
    Bonus bonus = staff.CalBonus();
     return 0;
}

方案二恰好解决了方案一不足的两点。其一，每个 Staff 对象中只含有要用到的年终奖计算算法，节省内存以及运行时的CPU。其二，我们可以将 BonusStategy 类们和 Staff 类放在不同的文件下。当我们需要增加职位时，只需要增加一个派生自 BonusStategy 的子类，对已存在的类不会产生任何影响。当我们需要改变 Staff 的职位时，只需要改变其 m_bonusStategy 成员变量即可。
如，当我们需要增加一个架构师职位，只需要加入下列代码即可：

class ArchitecteBonus : public BonusStategy
{
public:
    virtual Bonus CalBonus
           (const Context& context) const
    {
        Bonus bonus = 0.0;

        cout << "架构师的年终奖计算方式." << endl;
        //...

        return bonus;
    }
};

综合以上分析，可知：
当选择的算法种类比较少，并且不会增加时，选择方案一可以在满足要求并较为完美地解决问题，并且代码简单易懂，可读性强。
当算法种类较多，或者未来增加算法的可能性较大时，选择方案二可以较好的弥补方案一的不足，可扩展性强。