在寫程序的時(shí)候，我們經(jīng)常會(huì)碰到這樣的場(chǎng)景：把一堆算法塞到同一段代碼中，然后使用if-else或switch-case條件語(yǔ)句來(lái)決定要使用哪個(gè)算法？這些算法可能是一堆相似的類函數(shù)或方法，用以解決相關(guān)的問題。比如，一個(gè)驗(yàn)證輸入數(shù)據(jù)的例程，數(shù)據(jù)本身可以是任何數(shù)據(jù)類型（如NSString、CGFloat等），每種數(shù)據(jù)類型需要不同的驗(yàn)證算法。如果能把每個(gè)算法封裝成一個(gè)對(duì)象，那么就能消除根據(jù)數(shù)據(jù)類型決定使用什么算法的一堆if-else或switch-case語(yǔ)句。
我們把相關(guān)算法分離為不同的類，稱為策略模式。策略模式：定義一系列算法，把它們一個(gè)個(gè)封裝起來(lái)，并且使它們可相互替換。本模式使得算法可獨(dú)立于使用它的客戶端而變化。
在以下情形下，我們應(yīng)該考慮使用策略模式。
@：一個(gè)類在其操作中，使用多個(gè)條件語(yǔ)句來(lái)定義許多行為，我們可以把相關(guān)的條件分支移到它們自己的策略類中。
@：需要算法的各種變體。
@：需要避免把復(fù)雜的、與算法相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)暴漏給客戶端。
我們用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說明以下，策略模式是怎么使用的。假設(shè)有兩個(gè)UITextField，一個(gè)UITextField只能輸入字母，另一個(gè)UITextField只能輸入數(shù)字，為了確保輸入的有效性，我們需要在用戶結(jié)束文本框的編輯時(shí)做下驗(yàn)證。我們把數(shù)據(jù)驗(yàn)證放在代理方法textFieldDidEndEdting中。
如果不使用策略模式，我們的代碼會(huì)寫成這樣：
- (void)textFieldDidEndEditing:(UITextField *)textField {
if (textField == self.numberTF) {
// 驗(yàn)證其值只包含數(shù)字
}else if (textField == self.alphaTF) {
// 驗(yàn)證其值只包含字母
}
}
要是有更多不同類型的文本框，條件語(yǔ)句還會(huì)繼續(xù)下去。如果能去掉這些條件語(yǔ)句，代碼會(huì)更容易管理，將來(lái)對(duì)代碼的維護(hù)也會(huì)容易許多。
現(xiàn)在的目標(biāo)是把這些驗(yàn)證檢查提到各種策略類中，這樣他們就能在代理方法和其他方法之中重用。每個(gè)驗(yàn)證都從文本框取出輸入值，然后根據(jù)所H需的策略進(jìn)行驗(yàn)證，最后返回一個(gè)BOOL值。如果返回失敗，還會(huì)返回一個(gè)NSError實(shí)例。返回的NSError可以解釋失敗的原因。
我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)抽象基類InputValidator，里面有一個(gè)validateInput:input error:error方法。分別有兩個(gè)子類NumberInputValidator、AlphaInputValidator。具體的代碼如下所示：
InputValidator.h中抽象InputValidator的類聲明
static NSString *const InputValidationErrorDomain = @"InputValidationErrorDomain";
@interface InputValidator : NSObject
/**
* 實(shí)際驗(yàn)證策略的存根方法
*/
- (BOOL)validateInput:(UITextField *)input error:(NSError *__autoreleasing *)error;
@end
這個(gè)方法還有一個(gè)NSError指針的引用，當(dāng)有錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)（即驗(yàn)證失敗），方法會(huì)構(gòu)造一個(gè)NSError實(shí)例，并賦值給這個(gè)指針，這樣使用驗(yàn)證的地方就能做詳細(xì)的錯(cuò)誤處理。
InputValidator.m中抽象InputValidator的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)
#import "InputValidator.h"
@implementation InputValidator
- (BOOL)validateInput:(UITextField *)input error:(NSError *__autoreleasing *)error {
if (error) {
*error = nil;
}
return NO;
}
@end
我們已經(jīng)定義了輸入驗(yàn)證器的行為，然后我們要編寫真正的輸入驗(yàn)證器了，先來(lái)寫數(shù)值型的，如下：
NumberInputValidator.h中NumberInputValidator的類定義
#import "InputValidator.h"
@interface NumberInputValidator : InputValidator
/**
* 這里重新聲明了這個(gè)方法，以強(qiáng)調(diào)這個(gè)子類實(shí)現(xiàn)或重載了什么，這不是必須的，但是是個(gè)好習(xí)慣。
*/
- (BOOL)validateInput:(UITextField *)input error:(NSError *__autoreleasing *)error;
@end
NumberInputValidator.m中NumberInputValidator的實(shí)現(xiàn)
#import "NumberInputValidator.h"
@implementation NumberInputValidator
- (BOOL)validateInput:(UITextField *)input error:(NSError *__autoreleasing *)error {
NSError *regError = nil;
NSRegularExpression *regex = [NSRegularExpression regularExpressionWithPattern:@"^[0-9]*$" options:NSRegularExpressionAnchorsMatchLines error:®Error];
NSUInteger numberOfMatches = [regex numberOfMatchesInString:input.text options:NSMatchingAnchored range:NSMakeRange(0, input.text.length)];
// 如果沒有匹配，就會(huì)錯(cuò)誤和NO.
if (numberOfMatches == 0) {
if (error != nil) {
// 先判斷error對(duì)象是存在的
NSString *description = NSLocalizedString(@"驗(yàn)證失敗", @"");
NSString *reason = NSLocalizedString(@"輸入僅能包含數(shù)字", @"");
NSArray *objArray = [NSArray arrayWithObjects:description, reason, nil];
NSArray *keyArray = [NSArray arrayWithObjects:NSLocalizedDescriptionKey, NSLocalizedFailureReasonErrorKey, nil];
NSDictionary *userInfo = [NSDictionary dictionaryWithObjects:objArray forKeys:keyArray];
//錯(cuò)誤被關(guān)聯(lián)到定制的錯(cuò)誤代碼1001和在InputValidator的頭文件中。
*error = [NSError errorWithDomain:InputValidationErrorDomain code:1001 userInfo:userInfo];
}
return NO;
}
return YES;
}
@end
現(xiàn)在，我們來(lái)編寫字母驗(yàn)證的實(shí)現(xiàn)，代碼如下：
AlphaInputValidator.h中AlphaInputValidator的類定義
#import "InputValidator.h"
@interface AlphaInputValidator : InputValidator
- (BOOL)validateInput:(UITextField *)input error:(NSError *__autoreleasing *)error;
@end
AlphaInputValidator.m中AlphaInputValidator的實(shí)現(xiàn):
#import "AlphaInputValidator.h"
@implementation AlphaInputValidator
- (BOOL)validateInput:(UITextField *)input error:(NSError *__autoreleasing *)error {
NSError *regError = nil;
NSRegularExpression *regex = [NSRegularExpression regularExpressionWithPattern:@"^[a-zA-Z]*$" options:NSRegularExpressionAnchorsMatchLines error:®Error];
NSUInteger numberOfMatches = [regex numberOfMatchesInString:input.text options:NSMatchingAnchored range:NSMakeRange(0, input.text.length)];
// 如果沒有匹配，就會(huì)錯(cuò)誤和NO.
if (numberOfMatches == 0) {
if (error != nil) {
// 先判斷error對(duì)象是存在的
NSString *description = NSLocalizedString(@"驗(yàn)證失敗", @"");
NSString *reason = NSLocalizedString(@"輸入僅能包字母", @"");
NSArray *objArray = [NSArray arrayWithObjects:description, reason, nil];
NSArray *keyArray = [NSArray arrayWithObjects:NSLocalizedDescriptionKey, NSLocalizedFailureReasonErrorKey, nil];
NSDictionary *userInfo = [NSDictionary dictionaryWithObjects:objArray forKeys:keyArray];
*error = [NSError errorWithDomain:InputValidationErrorDomain code:1002 userInfo:userInfo]; //錯(cuò)誤被關(guān)聯(lián)到定制的錯(cuò)誤代碼1002和在InputValidator的頭文件中。
}
return NO;
}
return YES;
}
@end
AlphaInputValidator也是實(shí)現(xiàn)了validateInput方法的InputValidator類型。它的代碼結(jié)構(gòu)和算法跟NumberInputValidator相似，只是使用了不同的正則表達(dá)式，不同錯(cuò)誤代碼和消息。可以看到兩個(gè)版本的代碼有很多重復(fù)。兩個(gè)算法結(jié)構(gòu)相同，我們可以把這個(gè)結(jié)構(gòu)，我們可以把這個(gè)結(jié)構(gòu)重構(gòu)成抽象父類的模板方法（將在下一篇博客中，來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)）。
至此，我們已經(jīng)寫好了輸入驗(yàn)證器，可以在客戶端來(lái)使用了，但是UITextField不認(rèn)識(shí)它們，所以我們需要自己的UITextField版本。我們要?jiǎng)?chuàng)建UITextField的子類，其中有一個(gè)InputValidator的引用，以及一個(gè)方法validate。代碼如下：
CustomTextField.h中CustomTextField的類聲明
#import <UIKit/UIKit.h>
#import "InputValidator.h"
@interface CustomTextField : UITextField
@property (nonatomic, strong) InputValidator *inputValidator; //用一個(gè)屬性保持對(duì)InputValidator的引用。
- (BOOL)validate;
@end
CustomTextField有一個(gè)屬性保持著對(duì)InputValidator的引用。當(dāng)調(diào)用它的validate方法時(shí)，它會(huì)使用這個(gè)InputValidator引用，開始進(jìn)行實(shí)際的驗(yàn)證過程。
CustomTextField.m中CustomTextField的實(shí)現(xiàn)
#import "CustomTextField.h"
@implementation CustomTextField
- (BOOL)validate {
NSError *error = nil;
BOOL validationResult = [_inputValidator validateInput:self error:&error];
if (!validationResult) {
// 通過這個(gè)例子也讓自己明白了，NSError的具體用法。
UIAlertView *alertView = [[UIAlertView alloc]initWithTitle:[error localizedDescription] message:[error localizedFailureReason] delegate:nil cancelButtonTitle:@"確定" otherButtonTitles:nil, nil];
[alertView show];
}
return validationResult;
}
@end
validate方法向inputValidator引用發(fā)送了[_inputValidator validateInput:self error:&error]消息。CustomTextField無(wú)需知道使用的是什么類型的InputValidator以及算法的任何細(xì)節(jié)，這就是策略模式的好處。對(duì)于客戶端使用來(lái)說，只需要調(diào)用validate方法就可以了。因此在將來(lái)如果添加了新的InputValidator,客戶端不需要做任何的改動(dòng)的。
下面，我們看下客戶端是怎么使用的，代碼如下。
#import "ViewController.h"
#import "CustomTextField.h"
#import "InputValidator.h"
#import "NumberInputValidator.h"
#import "AlphaInputValidator.h"
@interface ViewController () <UITextFieldDelegate>
@property (weak, nonatomic) IBOutlet CustomTextField *numberTF;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet CustomTextField *alphaTF;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
InputValidator *numberValidator = [[NumberInputValidator alloc] init];
InputValidator *alphaValidator = [[AlphaInputValidator alloc] init];
_numberTF.inputValidator = numberValidator;
_alphaTF.inputValidator = alphaValidator;
}
- (void)didReceiveMemoryWarning {
[super didReceiveMemoryWarning];
// Dispose of any resources that can be recreated.
}
#pragma mark - UITextFieldDelegate
- (void)textFieldDidEndEditing:(UITextField *)textField {
if ([textField isKindOfClass:[CustomTextField class]]) {
[(CustomTextField *)textField validate];
}
}
@end
可以看出，我們不需要那些條件語(yǔ)句了，相反，我們使用一條簡(jiǎn)潔得多的語(yǔ)句，實(shí)現(xiàn)同樣的數(shù)據(jù)驗(yàn)證。除了上面多了一條確保textField對(duì)象的類型是CustomField的額外檢查之外，不應(yīng)再有任何復(fù)雜的東西。
Strategy模式有下面的一些優(yōu)點(diǎn)：
1) 相關(guān)算法系列 Strategy類層次為Context定義了一系列的可供重用的算法或行為。 繼承有助于析取出這些算法中的公共功能。
2) 提供了可以替換繼承關(guān)系的辦法： 繼承提供了另一種支持多種算法或行為的方法。你可以直接生成一個(gè)Context類的子類，從而給它以不同的行為。但這會(huì)將行為硬行編制到 Context中，而將算法的實(shí)現(xiàn)與Context的實(shí)現(xiàn)混合起來(lái),從而使Context難以理解、難以維護(hù)和難以擴(kuò)展，而且還不能動(dòng)態(tài)地改變算法。最后你得到一堆相關(guān)的類 , 它們之間的唯一差別是它們所使用的算法或行為。 將算法封裝在獨(dú)立的Strategy類中使得你可以獨(dú)立于其Context改變它，使它易于切換、易于理解、易于擴(kuò)展。
3) 消除了一些if else條件語(yǔ)句 ：Strategy模式提供了用條件語(yǔ)句選擇所需的行為以外的另一種選擇。當(dāng)不同的行為堆砌在一個(gè)類中時(shí) ,很難避免使用條件語(yǔ)句來(lái)選擇合適的行為。將行為封裝在一個(gè)個(gè)獨(dú)立的Strategy類中消除了這些條件語(yǔ)句。含有許多條件語(yǔ)句的代碼通常意味著需要使用Strategy模式。
4) 實(shí)現(xiàn)的選擇 Strategy模式可以提供相同行為的不同實(shí)現(xiàn)。客戶可以根據(jù)不同時(shí)間 /空間權(quán)衡取舍要求從不同策略中進(jìn)行選擇。
Strategy模式缺點(diǎn):
1)客戶端必須知道所有的策略類，并自行決定使用哪一個(gè)策略類: 本模式有一個(gè)潛在的缺點(diǎn)，就是一個(gè)客戶要選擇一個(gè)合適的Strategy就必須知道這些Strategy到底有何不同。此時(shí)可能不得不向客戶暴露具體的實(shí)現(xiàn)問題。因此僅當(dāng)這些不同行為變體與客戶相關(guān)的行為時(shí) , 才需要使用Strategy模式。
2 ) Strategy和Context之間的通信開銷 ：無(wú)論各個(gè)ConcreteStrategy實(shí)現(xiàn)的算法是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜, 它們都共享Strategy定義的接口。因此很可能某些 ConcreteStrategy不會(huì)都用到所有通過這個(gè)接口傳遞給它們的信息；簡(jiǎn)單的 ConcreteStrategy可能不使用其中的任何信息！這就意味著有時(shí)Context會(huì)創(chuàng)建和初始化一些永遠(yuǎn)不會(huì)用到的參數(shù)。如果存在這樣問題 , 那么將需要在Strategy和Context之間更進(jìn)行緊密的耦合。
3 )策略模式將造成產(chǎn)生很多策略類：可以通過使用享元模式在一定程度上減少對(duì)象的數(shù)量。 增加了對(duì)象的數(shù)目 Strategy增加了一個(gè)應(yīng)用中的對(duì)象的數(shù)目。有時(shí)你可以將 Strategy實(shí)現(xiàn)為可供各Context共享的無(wú)狀態(tài)的對(duì)象來(lái)減少這一開銷。任何其余的狀態(tài)都由 Context維護(hù)。Context在每一次對(duì)Strategy對(duì)象的請(qǐng)求中都將這個(gè)狀態(tài)傳遞過去。共享的 Strategy不應(yīng)在各次調(diào)用之間維護(hù)狀態(tài)。
