使用 Function 来编写策略模式：优雅而高效的计划模式实践
弁言：为什么选择策略模式？策略模式（Strategy Pattern）是举动计划模式中的经典之一，它答应我们定义一系列的算法或操作，并使得它们可以互换使用。策略模式的关键头脑是将算法的实现与使用它们的上下文分离，使得同一操作可以根据不同的策略来实现。
但在 Java 中，如何实现这个计划模式呢？通常我们会使用接口、抽象类和具体实现来完成，但这往往导致代码复杂、冗长。那么，如何使用 Java 8 引入的 Function 来使策略模式变得更加简便和优雅呢？
这篇文章将展示如何通过 Function 来实现策略模式，从而使得策略模式更加灵活、简便且易于维护。
一、策略模式的传统实现
起首，让我们看看传统的策略模式是如何实现的。在这个例子中，我们有一个 PaymentStrategy，它有多种不同的支付方式，比方 光荣卡支付 和 PayPal 支付。
1. 定义策略接口：
interface PaymentStrategy {
void pay(double amount);
}
2. 实现具体策略：
class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
private String cardNumber;
public CreditCardPayment(String cardNumber) {
this.cardNumber = cardNumber;
}
@Override
public void pay(double amount) {
System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card: " + cardNumber);
}
}
class PayPalPayment implements PaymentStrategy {
private String email;
public PayPalPayment(String email) {
this.email = email;
}
@Override
public void pay(double amount) {
System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal account: " + email);
}
}
3. 策略上下文：
class PaymentContext {
private PaymentStrategy strategy;
public PaymentContext(PaymentStrategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public void executePayment(double amount) {
strategy.pay(amount);
}
}
4. 客户端代码：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
PaymentStrategy creditCardPayment = new CreditCardPayment("1234-5678-9876");
PaymentStrategy payPalPayment = new PayPalPayment("user@example.com");
PaymentContext context = new PaymentContext(creditCardPayment);
context.executePayment(100.00);
context = new PaymentContext(payPalPayment);
context.executePayment(200.00);
}
}
通过这种方式，我们使用不同的策略来支付不同的金额。代码看起来清楚，但我们有许多重复的代码结构，如 PaymentStrategy 接口和各个策略类的实现。接下来，我们将使用 Function 来改进这一计划。
二、使用 Function 改进策略模式
在 Java 8 引入的 Function 可以帮助我们简化这个过程。Function 是一个函数式接口，它继承一个输入并返回一个结果。在策略模式中，我们将 Function 作为策略的实现来代替原本的类结构。
1. 使用 Function 定义策略：
我们不再必要定义一个接口或多个类来实现不同的策略，而是直接使用 Function 来表示每种策略。每个 Function 接收一个 double 类型的支付金额并执行支付操作。
2. 改进的策略代码：
import java.util.function.Function;
public class PaymentStrategy {
// 使用 Function 来表示支付策略
public static Function<Double, Void> creditCardPayment(String cardNumber) {
return amount -> {
System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card: " + cardNumber);
return null; // 返回类型为 Void，表示没有返回值
};
}
public static Function<Double, Void> payPalPayment(String email) {
return amount -> {
System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal account: " + email);
return null;
};
}
}
3. 策略上下文（更简化）：
class PaymentContext {
private Function<Double, Void> strategy;
public PaymentContext(Function<Double, Void> strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public void executePayment(double amount) {
strategy.apply(amount);// 使用 Function 的 apply 方法执行支付
}
}
4. 客户端代码：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 使用 Function 传递支付策略
Function<Double, Void> creditCardPayment = PaymentStrategy.creditCardPayment("1234-5678-9876");
Function<Double, Void> payPalPayment = PaymentStrategy.payPalPayment("user@example.com");
PaymentContext context = new PaymentContext(creditCardPayment);
context.executePayment(100.00);
context = new PaymentContext(payPalPayment);
context.executePayment(200.00);
}
}
三、上风分析：
[*] 简便的代码：
[*]使用 Function 来代替传统的接口和具体类，不仅淘汰了类的数目，而且让代码更加简便。我们不必要为每个策略创建一个类，所有策略的实现都可以在一个地方会合定义。
[*] 灵活性：
[*]Function 可以非常轻易地通过 Lambda 表达式来定义，也可以根据需求动态调整策略。而且，Function 是一个高度可组合的接口，可以通过链式调用来组合多个函数。
[*] 代码维护：
[*]使用 Function 来表达策略使得每个策略变得更加简便且独立，开辟者可以轻松地替换策略或修改策略的举动，而无需修改复杂的类结构。
[*] 与 Java 8+ 特性结合：
[*]结合 Java 8 的 Lambda 表达式、Stream API 等特性，Function 让代码更加符合现代 Java 编程风格。
四、进一步优化：策略的复用和组合
一个重要的应用场景是我们可以通过组合多个 Function 来复用现有策略或创建新策略。比方，我们可以组合支付策略和折扣策略来构建更复杂的支付流程。
示例：组合策略
假设我们必要为支付金额应用折扣：
public class DiscountedPayment {
public static Function<Double, Double> applyDiscount(double discountRate) {
return amount -> amount - (amount * discountRate);
}
public static Function<Double, Void> creditCardPaymentWithDiscount(String cardNumber, double discountRate) {
Function<Double, Double> discount = applyDiscount(discountRate);
return amount -> {
double discountedAmount = discount.apply(amount);
System.out.println("Paid " + discountedAmount + " using Credit Card: " + cardNumber);
return null;
};
}
}
我们可以将折扣策略与支付策略组合：
Function<Double, Void> creditCardPaymentWithDiscount = DiscountedPayment.creditCardPaymentWithDiscount("1234-5678-9876", 0.1);
PaymentContext context = new PaymentContext(creditCardPaymentWithDiscount);
context.executePayment(100.00);// 输出：Paid 90.0 using Credit Card: 1234-5678-9876
五、总结：优雅而高效的策略模式
通过 Function，我们不仅让策略模式更加简便，而且增强了代码的灵活性和可维护性。借助 Lambda 表达式，Java 8+ 中的函数式编程特性，我们能够以一种更现代、更优雅的方式实现策略模式。
本篇要点回顾：
[*]使用 Function 替换传统的策略接口与具体实现类，简化了策略模式的实现。
[*]Function 的高度灵活性和组合能力使得策略模式更加可扩展。
[*]结合 Java 8+ 的特性，策略模式变得更加优雅、高效，淘汰了代码冗余。
你可以实验在本身的项目中应用这个技巧，提拔代码的简便性和可维护性。
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