Strategy pattern

Wzorzec strategii jest wzorcem projektowym zastosowanym w programowaniu obiektowym, który umożliwia zamianę zachowania obiektu w czasie działania programu. Jest to przykład wzorca projektowego opartego na zasadzie “kompozycji zamiast dziedziczenia”.

Cel

Celem wzorca strategii jest umożliwienie zamiany zachowania obiektu w czasie działania programu, niezależnie od samego obiektu. Główne korzyści, jakie osiąga się dzięki temu wzorcowi, to:

1. Separacja odpowiedzialności: Wzorzec strategii umożliwia oddzielenie logiki biznesowej od klasy kontekstu, dzięki czemu można łatwo zmieniać i dodawać nowe strategie bez konieczności modyfikacji samego kontekstu.
2. Elastyczność i rozszerzalność: Dzięki wzorcowi strategii możesz łatwo wprowadzać nowe strategie bez konieczności zmiany istniejącego kodu. Możesz także dynamicznie zmieniać strategie w czasie działania programu.
3. Zwiększenie czytelności kodu: Wzorzec strategii poprawia czytelność kodu poprzez wydzielenie różnych strategii do oddzielnych klas. To ułatwia zrozumienie i utrzymanie kodu.
4. Unikanie nadmiernego użycia instrukcji warunkowych: Wzorzec strategii pozwala uniknąć nadmiernego użycia instrukcji warunkowych (np. if lub switch) do wyboru odpowiedniej logiki. Zamiast tego, odpowiednie działanie jest delegowane do odpowiedniej strategii.

Wzorzec strategii znajduje zastosowanie w sytuacjach, gdzie istnieje potrzeba różnych sposobów realizacji pewnej funkcjonalności. Daje on możliwość definiowania i wymiany strategii w elastyczny sposób, zwiększając modularność i łatwość rozbudowy kodu.

W C# wzorzec strategii można zaimplementować w następujący sposób:

Zdefiniuj interfejs dla strategii:

public interface IStrategy
{
    void Execute();
}

Zaimplementuj konkretne strategie implementujące ten interfejs:

public class ConcreteStrategyA : IStrategy
{
    public void Execute()
    {
        // Implementacja logiki dla strategii A
    }
}

public class ConcreteStrategyB : IStrategy
{
    public void Execute()
    {
        // Implementacja logiki dla strategii B
    }
}

Stwórz klasę kontekstu, która posiada pole typu interfejsu strategii:

public class Context
{
    private IStrategy _strategy;

    public void SetStrategy(IStrategy strategy)
    {
        _strategy = strategy;
    }

    public void ExecuteStrategy()
    {
        _strategy.Execute();
    }
}

Użyj wzorca strategii w kodzie:

Context context = new Context();
context.SetStrategy(new ConcreteStrategyA());
context.ExecuteStrategy();

context.SetStrategy(new ConcreteStrategyB());
context.ExecuteStrategy();

W powyższym przykładzie klasa Context ma możliwość ustawienia różnych strategii i wykonania odpowiednich operacji w zależności od wybranej strategii. Dzięki temu wzorzec strategii umożliwia elastyczną zmianę zachowania obiektu w czasie działania programu, bez konieczności modyfikacji istniejącego kodu.

Zastosowanie

Wzorzec strategii znajduje zastosowanie w sytuacjach, gdzie istnieje potrzeba różnych sposobów realizacji danej funkcjonalności.

Oto kilka przykładów zastosowania wzorca strategii:

1. Sortowanie: Jeśli masz kolekcję danych i chcesz posortować ją różnymi algorytmami sortowania, wzorzec strategii może być stosowany. Możesz zdefiniować interfejs strategii sortowania oraz implementować konkretne strategie, takie jak sortowanie przez wstawianie, sortowanie szybkie czy sortowanie przez scalanie. Następnie, klasy kontekstu mogą korzystać z odpowiednich strategii sortowania w zależności od wymagań.
2. Wyszukiwanie: W przypadku algorytmów wyszukiwania, takich jak wyszukiwanie binarne czy wyszukiwanie liniowe, wzorzec strategii może być używany do zdefiniowania różnych strategii wyszukiwania. Możesz stworzyć interfejs strategii wyszukiwania i implementować konkretne strategie, które różnią się algorytmami wyszukiwania. Klasa kontekstu może korzystać z odpowiedniej strategii w zależności od potrzeb.
3. Przetwarzanie danych: W przypadku przetwarzania danych, gdzie istnieje potrzeba różnych algorytmów przetwarzania, wzorzec strategii może być stosowany. Na przykład, możesz mieć strategie przetwarzania danych w formatach JSON, XML, CSV itp. Klasy kontekstu mogą korzystać z odpowiedniej strategii w zależności od rodzaju danych, z którymi mają pracować.
4. Symulacje: Wzorzec strategii może być również wykorzystywany w symulacjach, gdzie różne strategie symulacji mogą być implementowane jako konkretne strategie. Na przykład, w symulacji gry wideo, strategie zarządzania sztuczną inteligencją dla różnych typów przeciwników mogą być implementowane jako konkretne strategie.

Wzorzec strategii jest ogólnie użyteczny w sytuacjach, gdzie istnieje potrzeba elastycznego i dynamicznego wyboru różnych sposobów realizacji danej funkcjonalności. Pozwala na łatwe dodawanie nowych strategii, zmianę zachowania obiektów w czasie działania programu i zapewnia modularność oraz łatwość rozbudowy kodu.

Zalety i wady

Wzorzec strategii posiada zarówno zalety, jak i pewne wady. Oto omówienie głównych korzyści i potencjalnych ograniczeń wzorca strategii:

Zalety wzorca strategii:

1. Separacja odpowiedzialności: Wzorzec strategii umożliwia oddzielenie logiki biznesowej od klasy kontekstu, co prowadzi do lepszej separacji odpowiedzialności. Strategie są odpowiedzialne za implementację konkretnych algorytmów, a klasa kontekstu zajmuje się jedynie delegowaniem odpowiednich operacji do strategii.
2. Elastyczność i rozszerzalność: Dzięki wzorcowi strategii, można dynamicznie zmieniać strategie w czasie działania programu, bez konieczności modyfikacji samego kontekstu. Można także łatwo dodawać nowe strategie lub modyfikować istniejące, co zapewnia elastyczność i rozszerzalność kodu.
3. Zwiększenie czytelności kodu: Wzorzec strategii poprawia czytelność kodu, dzięki wydzieleniu różnych strategii do oddzielnych klas. To ułatwia zrozumienie i utrzymanie kodu, ponieważ każda strategia jest odpowiedzialna za jedno konkretne zadanie.
4. Testowalność: Ze względu na separację odpowiedzialności i możliwość zamiany strategii, testowanie kodu opartego na wzorcu strategii jest bardziej wygodne. Można łatwo testować każdą strategię niezależnie, co ułatwia jednostkowe testowanie i zapewnienie jakości.

Wady wzorca strategii:

1. Zwiększona złożoność strukturalna: Wprowadzenie wzorca strategii może wprowadzić pewną złożoność strukturalną do kodu, ponieważ wymaga implementacji interfejsów, strategii i klasy kontekstu. Może to prowadzić do większej liczby klas i większego nakładu pracy przy projektowaniu i utrzymaniu kodu.
2. Potencjalny narzut pamięciowy: Przechowywanie instancji strategii może prowadzić do pewnego narzutu pamięciowego, zwłaszcza jeśli występuje duża liczba różnych strategii. Może to być szczególnie istotne, jeśli strategie posiadają dużo współdzielonych danych lub zasobów.
3. Wzrost złożoności interakcji: W przypadku bardziej skomplikowanych aplikacji, gdzie strategie muszą komunikować się i współdziałać ze sobą, wzorzec strategii może wprowadzić pewną złożoność w zarządzaniu interakcjami i synchronizacją między strategiami.

Podsumowując, wzorzec strategii jest potężnym narzędziem do zarządzania zmieniającym się zachowaniem obiektów w czasie działania programu.