【C++ 设计模式】策略模式与简单工厂模式的结合

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人才程序员 发表于 2024/03/31 16:51:27 2024/03/31
【摘要】 @TOC 前言在软件设计中,常常会遇到需要根据不同情况选择不同算法或行为的情况。策略模式和简单工厂模式是两种常见的设计模式,它们分别解决了对象行为的抽象和对象创建的抽象问题。在某些情况下,将这两种模式结合起来可以更好地满足实际需求,提高代码的灵活性和可维护性。策略模式与简单工厂模式的结合:策略模式用于定义一系列算法,将每个算法封装到独立的类中,并使它们可以相互替换,从而使得算法可以独立于客户...

@TOC


前言

在软件设计中,常常会遇到需要根据不同情况选择不同算法或行为的情况。策略模式和简单工厂模式是两种常见的设计模式,它们分别解决了对象行为的抽象和对象创建的抽象问题。在某些情况下,将这两种模式结合起来可以更好地满足实际需求,提高代码的灵活性和可维护性。

策略模式与简单工厂模式的结合:

策略模式用于定义一系列算法,将每个算法封装到独立的类中,并使它们可以相互替换,从而使得算法可以独立于客户端而变化。简单工厂模式用于封装对象的创建过程,将对象的创建与客户端解耦。

将策略模式与简单工厂模式结合起来,可以使得在创建具体策略对象时更加灵活,同时保持了策略对象的封装性。通过简单工厂模式,我们可以根据客户端的需求动态创建不同的具体策略对象,而策略模式则确保了这些对象可以被客户端无缝地使用。


一、为什么需要策略模式+简单工厂模式

当我们面对需要根据不同情况选择不同算法或行为的情况时,策略模式是一个很好的选择。它允许我们将不同的算法封装成独立的类,并且可以在运行时灵活地切换这些算法,而不影响客户端代码。然而,单独使用策略模式时,我们需要在客户端代码中显式地创建具体策略对象,这可能导致代码变得复杂,尤其当需要根据不同条件选择不同的策略时。

这时候,简单工厂模式可以派上用场。简单工厂模式提供了一个统一的接口来创建对象,客户端只需提供简单的参数,而不必了解具体对象的创建过程。将策略模式与简单工厂模式结合起来,可以在需要时动态地创建不同的具体策略对象,同时保持代码的简洁和可维护性。简单工厂模式负责对象的创建,而策略模式确保了这些对象可以被灵活地使用,让我们的软件更加智能和适应变化。这种结合使用的设计模式能够提高代码的灵活性、可扩展性和可维护性,使得软件系统更加健壮和易于理解。

二、策略模式+简单工厂模式实现原理

  • 策略模式:

首先定义一个策略接口(或抽象类),其中包含定义了一系列算法的方法。
创建具体的策略类,分别实现策略接口中的方法,每个具体策略类代表一个具体的算法。
在客户端中,持有一个策略接口的指针(或引用),可以动态切换不同的具体策略对象。
当客户端需要使用某个具体的算法时,调用策略接口中定义的方法即可。

  • 简单工厂模式:

创建一个工厂类,负责根据传入的参数来创建具体的对象。
工厂类中包含一个方法,根据不同的参数返回不同的具体对象实例。

  • 结合实现原理:

在策略模式中,客户端通常需要显式地创建具体策略对象,这可能会导致代码的复杂性。
为了解决这个问题,可以将具体策略对象的创建委托给简单工厂,通过简单工厂模式动态地创建具体的策略对象。
这样,客户端只需要和简单工厂打交道,向工厂传递参数即可获取所需的具体策略对象,而无需直接创建对象。
当需要在运行时根据不同条件选择不同的策略时,可以通过简单工厂来创建不同的策略对象,然后使用策略模式来执行具体的算法。

三、UML图

在这里插入图片描述
通过UML图可以发现简单工厂模式和策略模式+简单工厂模式非常的像啊!其主要差别就是工厂生成的类有一个统一执行的函数execute函数用来变成策略模式,进而就有了策略模式的特征了

四、示例代码

#include <iostream>
#include <memory>

// 抽象策略类
class Strategy {
public:
    virtual void execute() const = 0;
    virtual ~Strategy() {}
};

// 具体策略类 A
class ConcreteStrategyA : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "Executing strategy A\n";
    }
};

// 具体策略类 B
class ConcreteStrategyB : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "Executing strategy B\n";
    }
};

// 工厂类,用于创建具体策略对象
class StrategyFactory {
public:
    static Strategy* createStrategy(char type) {
        switch (type) {
        case 'A':
            return new ConcreteStrategyA;
        case 'B':
            return new ConcreteStrategyB;
        default:
            throw std::invalid_argument("Invalid strategy type");
        }
    }
};

int main() {
    // 使用工厂类创建具体策略对象
    auto strategyA = StrategyFactory::createStrategy('A');
    auto strategyB = StrategyFactory::createStrategy('B');

    // 执行策略
    strategyA->execute();
    strategyB->execute();

    return 0;
}

在这里插入图片描述
抽象策略类(Strategy):定义了执行策略的接口 execute(),所有具体策略类都要实现这个接口。

具体策略类(ConcreteStrategyA 和 ConcreteStrategyB):实现了具体的策略,分别是策略 A 和策略 B。它们提供了不同的行为实现方式。

工厂类(StrategyFactory):用于创建具体策略对象。createStrategy 方法根据传入的参数类型决定创建哪种具体策略对象。

主函数(main):在 main 函数中,通过工厂类创建了具体的策略对象 strategyA 和 strategyB,分别对应策略 A 和策略 B。然后调用这些策略对象的 execute() 方法执行相应的策略。

实现决策的原理在于通过工厂类的 createStrategy 方法根据输入的参数类型来动态创建具体的策略对象。这种方式使得客户端代码与具体策略对象的创建过程解耦,同时利用了策略模式的灵活性,能够在运行时动态地切换不同的策略。


总结

策略模式与简单工厂模式的结合,能够很好地将对象的行为和对象的创建分离,使得系统更具灵活性和可扩展性。通过将具体策略对象的创建委托给简单工厂,我们可以在不改变客户端代码的情况下动态地切换不同的策略,从而更好地满足不同的业务需求。这种结合使用的设计模式在实际项目中具有广泛的应用价值,可以帮助我们更好地组织和管理代码结构,提高代码的可维护性和可扩展性。

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