Java中的策略模式和模板方法模式

news2025/5/16 23:33:38

文章目录

1. 策略模式（Strategy Pattern）
- - 案例：支付方式选择
2. 模板方法模式（Template Method Pattern）
- - 案例：制作饮料流程
3. 策略模式 vs 模板方法模式
4.总结

在Java中，策略模式和模板方法模式是两种常用的行为型设计模式，它们分别通过不同的方式实现算法的灵活性和代码复用。

以下是结合具体案例的解释和对比：

1. 策略模式（Strategy Pattern）

核心思想：将算法族封装为独立的类，通过组合的方式动态切换算法，使算法的变化独立于客户端。
适用场景：需要在运行时选择不同算法（如支付方式、打折策略、消息发送方式等）的场景。

案例：支付方式选择

代码实现：

// 策略接口（网页2参考）
public interface PaymentStrategy {
    void pay(int amount);
}

// 具体策略类
public class CreditCardStrategy implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("信用卡支付：" + amount + "元");
    }
}

public class AlipayStrategy implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void pay(int amount) {
        System.out.println("支付宝支付：" + amount + "元");
    }
}

// 上下文类（环境类）
public class ShoppingCart {
    private PaymentStrategy strategy;

    public void setStrategy(PaymentStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void checkout(int amount) {
        strategy.pay(amount);
    }
}

// 客户端使用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
        cart.setStrategy(new CreditCardStrategy());
        cart.checkout(100);  // 输出：信用卡支付：100元

        cart.setStrategy(new AlipayStrategy());
        cart.checkout(200);  // 输出：支付宝支付：200元
    }
}

关键点：
• 通过接口定义算法族（如支付方式），具体策略类实现接口。

• 上下文类（如购物车）持有策略接口的引用，客户端动态切换策略。

• 优点：避免多重条件判断，算法可扩展性强。

2. 模板方法模式（Template Method Pattern）

核心思想：定义一个算法的骨架（固定步骤），将某些步骤延迟到子类实现，保证整体流程不变。
适用场景：算法步骤固定但部分实现可能变化（如制作饮料、数据加密流程等）。

案例：制作饮料流程

代码实现：

// 抽象类（网页7参考）
public abstract class Beverage {
    // 模板方法（固定步骤）
    public final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }

    // 具体步骤（子类共享）
    private void boilWater() {
        System.out.println("烧水");
    }

    // 抽象方法（子类实现）
    protected abstract void brew();
    protected abstract void addCondiments();

    // 钩子方法（可选重写）
    protected void pourInCup() {
        System.out.println("倒入杯中");
    }
}

// 具体子类
public class Tea extends Beverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("冲泡茶叶");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("加柠檬");
    }
}

public class Coffee extends Beverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("冲泡咖啡粉");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("加糖和牛奶");
    }
}

// 客户端调用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Beverage tea = new Tea();
        tea.prepareRecipe();  // 执行烧水→冲泡茶叶→倒入杯中→加柠檬

        Beverage coffee = new Coffee();
        coffee.prepareRecipe();  // 执行烧水→冲泡咖啡粉→倒入杯中→加糖和牛奶
    }
}

关键点：
• 抽象类定义模板方法（如prepareRecipe()），包含固定步骤和可扩展步骤（如brew()）。

• 子类仅需实现抽象方法，无法修改算法骨架。

• 优点：代码复用性高，维护流程一致性。

3. 策略模式 vs 模板方法模式

对比维度	策略模式	模板方法模式
核心机制	组合（通过接口动态切换算法）	继承（父类定义骨架，子类实现细节）
灵活性	更高（运行时动态切换策略）	较低（编译时确定子类实现）
代码复用	较少（每个策略独立）	较高（复用父类模板方法）
适用场景	需要多种算法灵活替换（如支付方式）	固定流程但部分步骤可变（如制作饮料）
设计原则	开闭原则（扩展新策略不修改原有代码）	好莱坞原则（父类调用子类，而非反向）