策略模式（Strategy Pattern）详解
一、策略模式的定义
策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一组算法，将每个算法封装起来，并使它们可以相互替换，从而让算法的变化独立于使用它的客户（Client）。
换句话说，策略模式让一个类的行为或其算法可以在运行时更改，而不会影响使用该类的代码。
二、生活中的类比
想象一下，你去一家披萨店点披萨，他们提供了三种不同的切割方式：
- 正常切割（切成八块）
- 方块切割（切成小方块）
- 不切割（整块送上）
每种切割方式是一个策略，你可以在点餐时选择适合自己的方式。这意味着：
- 披萨店（上下文，Context）不关心具体的切割方法，只需要使用一个策略接口来执行对应的切割方式。
- 你可以随时更换切割策略，而不需要修改披萨店的代码。
三、策略模式的结构
策略模式主要由 3 个核心部分 组成：
| 组件 | 作用 |
|---|---|
| 策略接口（Strategy） | 定义一组可以互相替换的算法接口。 |
| 具体策略（Concrete Strategy） | 实现策略接口的不同算法。 |
| 上下文（Context） | 负责与策略接口交互，并可以动态切换策略。 |
UML 类图
+----------------------+| Context | |----------------------|| strategy: Strategy | ----> +----------------------+|----------------------| | Strategy | | setStrategy() | |----------------------|| executeStrategy() | | execute() |+----------------------+ +----------------------+| ▲| || +----------------------------------------+| | | |+--------------------+ +--------------------+ +--------------------+| ConcreteStrategyA | | ConcreteStrategyB | | ConcreteStrategyC ||--------------------| |--------------------| |--------------------|| execute() | | execute() | | execute() |+--------------------+ +--------------------+ +--------------------+
四、策略模式的 Python 实现
(1) 定义策略接口
from abc import ABC, abstractmethod# 1. 定义策略接口（抽象策略）
class Strategy(ABC):@abstractmethoddef execute(self, a, b):pass
(2) 实现具体策略
# 2. 具体策略A：加法
class AddStrategy(Strategy):def execute(self, a, b):return a + b# 3. 具体策略B：减法
class SubtractStrategy(Strategy):def execute(self, a, b):return a - b# 4. 具体策略C：乘法
class MultiplyStrategy(Strategy):def execute(self, a, b):return a * b
(3) 创建上下文并动态切换策略
# 5. 上下文类
class Context:def __init__(self, strategy: Strategy):self._strategy = strategy # 初始化时指定策略def set_strategy(self, strategy: Strategy):"""动态更改策略"""self._strategy = strategydef execute_strategy(self, a, b):"""执行策略"""return self._strategy.execute(a, b)
(4) 测试策略模式
# 客户端代码
context = Context(AddStrategy()) # 初始使用加法策略
print("10 + 5 =", context.execute_strategy(10, 5))context.set_strategy(SubtractStrategy()) # 切换为减法策略
print("10 - 5 =", context.execute_strategy(10, 5))context.set_strategy(MultiplyStrategy()) # 切换为乘法策略
print("10 * 5 =", context.execute_strategy(10, 5))
(5) 输出结果
10 + 5 = 15
10 - 5 = 5
10 * 5 = 50
五、策略模式的优缺点
✅ 优点
- 符合开闭原则（Open-Closed Principle）：可以新增新的策略，而不影响已有代码。
- 避免冗长的
if-else语句：如果不使用策略模式，可能会有大量if-else逻辑判断。 - 支持动态切换：可以在运行时自由更换不同的算法，而不修改原有代码。
❌ 缺点
- 增加了代码复杂度：每个策略都需要定义一个类，当策略过多时，会导致类爆炸。
- 客户端需要了解不同策略：调用方需要知道有哪些可用策略，才能正确选择。
六、策略模式的应用场景
✅ (1) 算法的可替换性
- 计算税收（不同国家税率）
- 支付方式（微信支付、支付宝、银行卡）
✅ (2) 处理不同格式的文件
- 解析 JSON、XML、CSV 文件时，使用不同的解析策略。
✅ (3) AI/机器学习中的优化策略
- 训练模型时，可以使用不同的优化算法（SGD、Adam、RMSprop）。
七、策略模式 vs 其他模式
| 设计模式 | 作用 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 策略模式 | 允许在运行时更换不同算法。 | 当有多种算法可选，且希望避免 if-else 逻辑。 |
| 状态模式 | 允许对象在不同状态下表现出不同行为。 | 对象的行为依赖于状态变化，例如订单状态。 |
| 工厂模式 | 负责创建对象，但不指定其具体实现。 | 需要动态创建不同策略对象时，可结合策略模式使用。 |
八、总结
- 策略模式核心思想： 定义一组算法，让它们可以互相替换，而不会影响客户端代码。
- 适用于： 需要多个可替换算法，并希望避免
if-else逻辑的场景。 - 优点： 符合开闭原则，可动态切换策略，避免冗长
if-else。 - 缺点： 可能会增加类的数量，使代码更复杂。
为什么不用一个类，而是用策略模式？
你提的这个问题很关键！乍一看，把不同的算法方法写在同一个类里，确实可以实现同样的功能。比如，我们可以直接在 Context 里写多个方法，而不是用多个策略类：
class Calculator:def add(self, a, b):return a + bdef subtract(self, a, b):return a - bdef multiply(self, a, b):return a * b
然后调用：
calc = Calculator()
print(calc.add(10, 5))
print(calc.subtract(10, 5))
print(calc.multiply(10, 5))
这看起来代码更简单，那么为什么我们还要使用策略模式呢？🤔
策略模式 vs. 在同一个类中写多个方法
| 方式 | 优势 | 劣势 |
|---|---|---|
| 把所有方法写在一个类里 | 代码量少、容易理解 | 不符合开闭原则，修改或添加算法时要改原始代码，不利于扩展 |
| 使用策略模式（多个类） | 代码更灵活、符合开闭原则，更易扩展 | 初期代码量较多，需要额外的类 |
五大核心原因：为什么策略模式更优？
(1) 符合 “开闭原则”（OCP）
开闭原则（Open-Closed Principle，OCP）：软件应该对扩展开放，对修改关闭。
假设你的 Calculator 需要增加 除法、取余、指数运算、平方根 等方法，那么：
- 如果所有方法都写在
Calculator里，你必须不断修改它，破坏 OCP。 - 如果使用策略模式，你只需新增一个策略类，而不需要改动原来的代码。
示例：
-
传统方式：
class Calculator:def add(self, a, b): return a + bdef subtract(self, a, b): return a - bdef multiply(self, a, b): return a * bdef divide(self, a, b): return a / b # 这里修改了原始类问题：
- 你不得不改动
Calculator，如果这个类被很多地方用到，可能影响其他代码。 - 代码耦合度变高，修改的风险变大。
- 你不得不改动
-
策略模式：
class DivideStrategy(Strategy):def execute(self, a, b): return a / b # 只新增类，不改动原有代码好处：
- 旧代码不需要改动，减少出错的风险！
- 代码更模块化，每个策略独立，更易扩展。
(2) 让代码更清晰，避免复杂的 if-else
如果不使用策略模式，你可能会写出大量的 if-else 语句：
class Calculator:def execute(self, strategy, a, b):if strategy == "add":return a + belif strategy == "subtract":return a - belif strategy == "multiply":return a * belse:raise ValueError("Unknown strategy")
问题：
- 随着策略增加，
if-else会变得越来越长，可读性下降。 - 每次增加新策略，都要改
execute方法，代码耦合度高。
而使用策略模式后，代码变得清晰且易维护：
context = Context(AddStrategy()) # 直接使用策略对象
result = context.execute_strategy(10, 5) # 运行时切换策略
- 没有
if-else，可读性更强！ - 新增算法时，不需要改
Context，只需添加新的Strategy类。
(3) 运行时动态切换策略
假设你在运行时需要更换算法：
- 单类方案：你必须写
if-else逻辑，或者调用不同的方法。 - 策略模式：你可以动态传入不同的策略对象，无需
if-else。
示例：
context = Context(AddStrategy()) # 初始使用加法
context.execute_strategy(10, 5) # 10 + 5 = 15context.set_strategy(SubtractStrategy()) # 运行时切换成减法
context.execute_strategy(10, 5) # 10 - 5 = 5
- 运行时随意切换算法，而不需要
if-else。 - 新增算法时不影响原代码，降低耦合度。
(4) 代码更容易测试
- 单类方案：如果
Calculator里包含 10+ 种运算方法，每次测试它，你需要测试整个Calculator类，容易受其他方法影响。 - 策略模式：每个策略独立，你可以单独测试每个
Strategy类，不受其他策略影响。
示例（使用 PyTest 单测）：
def test_add_strategy():strategy = AddStrategy()assert strategy.execute(10, 5) == 15def test_subtract_strategy():strategy = SubtractStrategy()assert strategy.execute(10, 5) == 5
- 单独测试每个策略，而不是整个
Calculator类。 - 减少依赖关系，让测试更清晰。
(5) 代码更符合 SOLID 原则
| 设计原则 | 策略模式如何符合 |
|---|---|
| 单一职责原则（SRP） | 每个 Strategy 只负责一个算法，职责清晰。 |
| 开闭原则（OCP） | 可以新增策略，而不修改原代码。 |
| 依赖倒置原则（DIP） | Context 依赖于 Strategy 接口，而不是具体实现。 |
总结
| 方案 | 优势 | 劣势 |
|---|---|---|
| 单类 + 多方法 | 代码短、简单 | 不符合开闭原则，难以扩展，难以测试，耦合度高 |
| 策略模式 | 符合 SOLID 原则、易扩展、易测试 | 初期代码量较多 |
什么时候该用策略模式？
✅ 当你有多个可变的算法（如支付方式、排序方法）时，策略模式是最佳选择！
❌ 如果你的方法固定、不会变化，直接写在一个类里更简单。
一句话总结
👉 如果你的代码需要多个可替换的算法，并且希望避免 if-else 代码膨胀，策略模式就是最好的选择！ 🎯
