Паттерн стратегии

В компьютерном программировании ( шаблон стратегии также известный как шаблон политики ) — это поведенческий шаблон проектирования программного обеспечения , который позволяет выбирать алгоритм во время выполнения. Вместо непосредственной реализации одного алгоритма код получает инструкции времени выполнения о том, какой из семейства алгоритмов следует использовать. ^{[ 1 ]}

Стратегия позволяет алгоритму изменяться независимо от клиентов, которые его используют. ^{[ 2 ]} Стратегия — один из шаблонов, включенных во влиятельную книгу « Шаблоны проектирования» Гаммы и др. ^{[ 3 ]} это популяризировало концепцию использования шаблонов проектирования для описания того, как создавать гибкое и многократно используемое объектно-ориентированное программное обеспечение. Откладывание решения о том, какой алгоритм использовать, до времени выполнения позволяет сделать вызывающий код более гибким и пригодным для повторного использования.

Например, класс, выполняющий проверку входящих данных, может использовать шаблон стратегии для выбора алгоритма проверки в зависимости от типа данных, источника данных, выбора пользователя или других различающих факторов. Эти факторы неизвестны до момента выполнения и могут потребовать выполнения совершенно иной проверки. Алгоритмы (стратегии) валидации, инкапсулированные отдельно от проверяющего объекта, могут использоваться другими проверяющими объектами в разных областях системы (или даже в разных системах) без дублирования кода .

Обычно шаблон стратегии сохраняет ссылку на код в структуре данных и извлекает ее. Этого можно достичь с помощью таких механизмов, как указатель на собственную функцию , функцию первого класса , классы или экземпляры классов в объектно-ориентированных языках программирования или доступ к внутреннему хранилищу кода реализации языка посредством отражения .

Структура

Класс UML и диаграмма последовательности

Пример класса UML и диаграммы последовательности для шаблона проектирования «Стратегия». ^{[ 4 ]}

На приведенной выше UML классов диаграмме Context класс не реализует алгоритм напрямую. Вместо, Context относится к Strategy интерфейс для выполнения алгоритма ( strategy.algorithm()), что делает Context независимо от того, как реализован алгоритм. Strategy1 и Strategy2 классы реализуют Strategy интерфейс, то есть реализовать (инкапсулировать) алгоритм.
Диаграмма UML последовательности показывает взаимодействие во время выполнения: Context объект делегирует алгоритм различным Strategy объекты. Первый, Context звонки algorithm() на Strategy1 объект, который выполняет алгоритм и возвращает результат в Context. После этого Context меняет свою стратегию и призывает algorithm() на Strategy2 объект, который выполняет алгоритм и возвращает результат в Context.

Диаграмма классов

^{[ 5 ]}

Стратегия и принцип открытости/закрытости

Согласно шаблону стратегии, поведение класса не должно наследоваться. Вместо этого их следует инкапсулировать с помощью интерфейсов. Это совместимо с принципом открытости/закрытости (OCP), который предполагает, что классы должны быть открыты для расширения, но закрыты для модификации.

В качестве примера рассмотрим класс автомобиля. Две возможные функции автомобиля: торможение и ускорение . Поскольку поведение ускорения и торможения часто меняется в разных моделях, общепринятым подходом является реализация этого поведения в подклассах. Этот подход имеет существенные недостатки; Режимы ускорения и торможения должны быть указаны в каждой новой модели автомобиля. Работа по управлению этим поведением значительно возрастает по мере увеличения количества моделей и требует дублирования кода между моделями. Кроме того, непросто определить точную природу поведения каждой модели, не исследуя код каждой из них.

Шаблон стратегии использует композицию вместо наследования . В шаблоне стратегии поведение определяется как отдельные интерфейсы и конкретные классы, реализующие эти интерфейсы. Это позволяет лучше отделить поведение от класса, который его использует. Поведение можно изменить, не нарушая работу классов, которые его используют, а классы могут переключаться между поведениями путем изменения конкретной используемой реализации, не требуя каких-либо существенных изменений кода. Поведение также можно изменить как во время выполнения, так и во время разработки. Например, поведение тормоза объекта автомобиля можно изменить с BrakeWithABS() к Brake() путем изменения brakeBehavior член, чтобы:

brakeBehavior = new Brake();

/* Encapsulated family of Algorithms
 * Interface and its implementations
 */
public interface IBrakeBehavior {
    public void brake();
}

public class BrakeWithABS implements IBrakeBehavior {
    public void brake() {
        System.out.println("Brake with ABS applied");
    }
}

public class Brake implements IBrakeBehavior {
    public void brake() {
        System.out.println("Simple Brake applied");
    }
}

/* Client that can use the algorithms above interchangeably */
public abstract class Car {
    private IBrakeBehavior brakeBehavior;

    public Car(IBrakeBehavior brakeBehavior) {
      this.brakeBehavior = brakeBehavior;
    }

    public void applyBrake() {
        brakeBehavior.brake();
    }

    public void setBrakeBehavior(IBrakeBehavior brakeType) {
        this.brakeBehavior = brakeType;
    }
}

/* Client 1 uses one algorithm (Brake) in the constructor */
public class Sedan extends Car {
    public Sedan() {
        super(new Brake());
    }
}

/* Client 2 uses another algorithm (BrakeWithABS) in the constructor */
public class SUV extends Car {
    public SUV() {
        super(new BrakeWithABS());
    }
}

/* Using the Car example */
public class CarExample {
    public static void main(final String[] arguments) {
        Car sedanCar = new Sedan();
        sedanCar.applyBrake();  // This will invoke class "Brake"

        Car suvCar = new SUV();
        suvCar.applyBrake();    // This will invoke class "BrakeWithABS"

        // set brake behavior dynamically
        suvCar.setBrakeBehavior( new Brake() );
        suvCar.applyBrake();    // This will invoke class "Brake"
    }
}

См. также

Ссылки

^ «Шаблон проектирования стратегии: проблема, решение и применимость» . w3sDesign.com . Проверено 12 августа 2017 г.
^ Эрик Фриман, Элизабет Фриман, Кэти Сьерра и Берт Бейтс, Шаблоны проектирования Head First , первое издание, глава 1, страница 24, O'Reilly Media, Inc, 2004. ISBN 978-0-596-00712-6
^ Эрих Гамма, Ричард Хелм, Ральф Джонсон, Джон Влиссидес (1994). Шаблоны проектирования: элементы объектно-ориентированного программного обеспечения многократного использования . Эддисон Уэсли. стр. 315 и далее . ISBN 0-201-63361-2 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ «Шаблон разработки стратегии — структура и сотрудничество» . w3sDesign.com . Проверено 12 августа 2017 г.
^ «Краткий справочник по шаблонам проектирования – McDonaldLand» .

Внешние ссылки

Шаблон стратегии в UML (на испанском языке)
Гири, Дэвид (26 апреля 2002 г.). «Стратегия успеха» . Шаблоны проектирования Java. JavaWorld . Проверено 20 июля 2020 г.
Статья о паттерне стратегии для C
Рефакторинг: замена кода типа на состояние/стратегию
Шаблон проектирования стратегии на Wayback Machine (архивировано 15 апреля 2017 г.). Реализация шаблона стратегии в JavaScript.

[1] «Шаблон проектирования стратегии: проблема, решение и применимость» . w3sDesign.com . Проверено 12 августа 2017 г.

[2] Эрик Фриман, Элизабет Фриман, Кэти Сьерра и Берт Бейтс, Шаблоны проектирования Head First , первое издание, глава 1, страница 24, O'Reilly Media, Inc, 2004. ISBN 978-0-596-00712-6

[GoF-3] Эрих Гамма, Ричард Хелм, Ральф Джонсон, Джон Влиссидес (1994). Шаблоны проектирования: элементы объектно-ориентированного программного обеспечения многократного использования . Эддисон Уэсли. стр. 315 и далее . ISBN 0-201-63361-2 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[4] «Шаблон разработки стратегии — структура и сотрудничество» . w3sDesign.com . Проверено 12 августа 2017 г.

[5] «Краткий справочник по шаблонам проектирования – McDonaldLand» .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]