设计模式之策略模式(Strategy)

在程序设计中,我们也常常遇到这样的情况,要实现某一个功能有多种方案可以选择。比如一个压缩文件的程序,既可以选择 zip 算法,也可以选择 gzip 算法。
这些算法灵活多样,而且可以随意互相替换。这种解决方案就是将要介绍的策略模式。

定义

策略模式的定义是:定义一系列的算法,把它们一个个封装起来,并且使它们可以相互替换。

从定义上看,策略模式就是用来封装算法的。但如果把策略模式仅仅用来封装算法,未免有一点大材小用。在实际开发中,我们通常会把算法的含义扩散开来,使策略模式也可以用来封装一系列的“业务规则”。只要这些业务规则指向的目标一致,并且可以被替换使用,我们就可以用策略模式来封装它们。

使用实例

表单验证

在一个 Web 项目中,注册、登录、修改用户信息等功能的实现都离不开提交表单。

在将用户输入的数据交给后台之前,常常要做一些客户端力所能及的校验工作,比如注册的时候需要校验是否填写了用户名,密码的长度是否符合规定等等。这样可以避免因为提交不合法数据而带来的不必要网络开销。

假设我们正在编写一个注册的页面,在点击注册按钮之前,有如下几条校验逻辑。

  • 用户名不能为空。
  • 密码长度不能少于 6 位
  • 手机号码必须符合格式。

在理解策略模式之前,通常我们遇到类似多条件的业务,按照swith语句来判断,但是这就带来几个问题,首先如果增加需求的话,我们还要再次修改这段代码以增加逻辑,而且在进行单元测试的时候也会越来越复杂,代码如下:

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var validator = {
validate: function (value, type) {
switch (type) {
case 'isNonEmpty ':
return true; // NonEmpty 验证结果
case 'minLength ':
return true; // minLength 验证结果
break;
case 'isMobile ':
return true; // isMobile 验证结果
default:
return true;
}
}
};
// 测试
alert(validator.validate("123", "isNonEmpty"));

用策略模式重构表单校验

用策略模式来重构表单校验的代码,我们可以将相同的工作代码单独封装成不同的类,然后通过统一的策略处理类来处理,OK,我们先来定义策略处理类,代码如下:

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var validator = {
// 所有可以的验证规则处理类存放的地方,后面会单独定义
types: {},
// 验证类型所对应的错误消息
messages: [],
// 当然需要使用的验证类型
config: {},
// 暴露的公开验证方法
// 传入的参数是 key => value对
validate: function (data) {
var i, msg, type, checker, result_ok;
// 清空所有的错误信息
this.messages = [];
for (i in data) {
if (data.hasOwnProperty(i)) {
type = this.config[i]; // 根据key查询是否有存在的验证规则
checker = this.types[type]; // 获取验证规则的验证类
if (!type) {
continue; // 如果验证规则不存在,则不处理
}
if (!checker) { // 如果验证规则类不存在,抛出异常
throw {
name: "ValidationError",
message: "No handler to validate type " + type
};
}
result_ok = checker.validate(data[i]); // 使用查到到的单个验证类进行验证
if (!result_ok) {
msg = "Invalid value for *" + i + "*, " + checker.instructions;
this.messages.push(msg);
}
}
}
return this.hasErrors();
},
// helper
hasErrors: function () {
return this.messages.length !== 0;
}
};

然后剩下的工作,就是定义types里存放的各种验证类了:

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// 验证给定的值是否不为空
validator.types.isNonEmpty = {
validate: function (value) {
return value !== "";
},
instructions: "传入的值不能为空"
};
// 验证给定的值是否是数字
validator.types.isNumber = {
validate: function (value) {
return !isNaN(value);
},
instructions: "传入的值只能是合法的数字,例如:1, 3.14 or 2010"
};
// 验证给定的值是否只是字母或数字
validator.types.isAlphaNum = {
validate: function (value) {
return !/[^a-z0-9]/i.test(value);
},
instructions: "传入的值只能保护字母和数字,不能包含特殊字符"
};

使用的时候,我们首先要定义需要验证的数据集合,然后还需要定义每种数据需要验证的规则类型,代码如下:

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var data = {
first_name: "Tom",
last_name: "Xu",
age: "unknown",
username: "TomXu"
};
validator.config = {
first_name: 'isNonEmpty',
age: 'isNumber',
username: 'isAlphaNum'
};

最后,获取验证结果的代码就简单了:

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validator.validate(data);
if (validator.hasErrors()) {
console.log(validator.messages.join("\n"));
}

策略模式的优缺点

策略模式是一种常用且有效的设计模式,我们可以总结出策略模式的一些优点:

  1. 策略模式利用组合、委托和多态等技术和思想,可以有效地避免多重条件选择语句。
  2. 策略模式提供了对开放—封闭原则的完美支持,将算法封装在独立的 strategy 中,使得它们易于切换,易于理解,易于扩展。
  3. 策略模式中的算法也可以复用在系统的其他地方,从而避免许多重复的复制粘贴工作。
  4. 在策略模式中利用组合和委托来让 Context 拥有执行算法的能力,这也是继承的一种更轻便的替代方案。

当然,策略模式也有一些缺点,但这些缺点并不严重。

首先,使用策略模式会在程序中增加许多策略类或者策略对象,但实际上这比把它们负责的 逻辑堆砌在 Context 中要好。

其次,要使用策略模式,必须了解所有的 strategy,必须了解各个 strategy 之间的不同点, 这样才能选择一个合适的 strategy。比如,我们要选择一种合适的旅游出行路线,必须先了解选 择飞机、火车、自行车等方案的细节。此时 strategy 要向客户暴露它的所有实现,这是违反最少 知识原则的。

总结

策略模式定义了一系列算法,从概念上来说,所有的这些算法都是做相同的事情,只是实现不同,他可以以相同的方式调用所有的方法,减少了各种算法类与使用算法类之间的耦合。

从另外一个层面上来说,单独定义算法类,也方便了单元测试,因为可以通过自己的算法进行单独测试。

实践中,不仅可以封装算法,也可以用来封装几乎任何类型的规则,是要在分析过程中需要在不同时间应用不同的业务规则,就可以考虑是要策略模式来处理各种变化。


参考引用资料

汤姆大叔的博客——深入理解JavaScript系列


参考引用资料

《JavaScript设计模式与开发实践》

汤姆大叔的博客——深入理解JavaScript系列