设计模式(2)- 策略模式

    策略模式是指定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可相互替换。本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。也就是说这些算法所完成的功能一样，对外的接口一样，只是各自实现上存在差异。用策略模式来封装算法，效果比较好。

    下面以高速缓存（Cache）的替换算法为例，实现策略模式。

    什么是Cache的替换算法呢？简单解释一下， 当发生Cache缺失时，Cache控制器必须选择Cache中的一行，并用欲获得的数据来替换它。所采用的选择策略就是Cache的替换算法。下面给出相应的UML图。

//抽象接口
class ReplaceAlgorithm
{
public:
	virtual void Replace() = 0;
};
//三种具体的替换算法
class LRU_ReplaceAlgorithm : public ReplaceAlgorithm
{
public:
	void Replace() { cout<<"Least Recently Used replace algorithm"<<endl; }
};

class FIFO_ReplaceAlgorithm : public ReplaceAlgorithm
{
public:
	void Replace() { cout<<"First in First out replace algorithm"<<endl; }
};
class Random_ReplaceAlgorithm: public ReplaceAlgorithm
{
public:
	void Replace() { cout<<"Random replace algorithm"<<endl; }
};

    接着给出Cache的定义，这里很关键，Cache的实现方式直接影响了客户的使用方式，其关键在于如何指定替换算法。

方式一：直接通过参数指定，传入一个特定算法的指针。

//Cache需要用到替换算法
class Cache
{
private:
	ReplaceAlgorithm *m_ra;
public:
	Cache(ReplaceAlgorithm *ra) { m_ra = ra; }
	~Cache() { delete m_ra; }
	void Replace() { m_ra->Replace(); }
};

    如果用这种方式，客户就需要知道这些算法的具体定义。只能以下面这种方式使用，可以看到暴露了太多的细节。

int main()
{
	Cache cache(new LRU_ReplaceAlgorithm()); //暴露了算法的定义
	cache.Replace();
	return 0;
}

方式二：也是直接通过参数指定，只不过不是传入指针，而是一个标签。这样客户只要知道算法的相应标签即可，而不需要知道算法的具体定义。

//Cache需要用到替换算法
enum RA {LRU, FIFO, RANDOM}; //标签
class Cache
{
private:
	ReplaceAlgorithm *m_ra;
public:
	Cache(enum RA ra) 
	{ 
		if(ra == LRU)
			m_ra = new LRU_ReplaceAlgorithm();
		else if(ra == FIFO)
			m_ra = new FIFO_ReplaceAlgorithm();
		else if(ra == RANDOM)
			m_ra = new Random_ReplaceAlgorithm();
		else 
			m_ra = NULL;
	}
	~Cache() { delete m_ra; }
	void Replace() { m_ra->Replace(); }
};

相比方式一，这种方式用起来方便多了。其实这种方式将简单工厂模式与策略模式结合在一起，算法的定义使用了策略模式，而Cache的定义其实使用了简单工厂模式。

int main()
{
	Cache cache(LRU); //指定标签即可
	cache.Replace();
	return 0;
}

    上面两种方式，构造函数都需要形参。构造函数是否可以不用参数呢？下面给出第三种实现方式。

方式三：利用模板实现。算法通过模板的实参指定。当然了，还是使用了参数，只不过不是构造函数的参数。在策略模式中，参数的传递难以避免，客户必须指定某种算法

//Cache需要用到替换算法
template <class RA>
class Cache
{
private:
	RA m_ra;
public:
	Cache() { }
	~Cache() { }
	void Replace() { m_ra.Replace(); }
};

使用方式如下：

int main()
{
	Cache<Random_ReplaceAlgorithm> cache; //模板实参
	cache.Replace();
	return 0;
}