Design Pattern (25) - Strategy Pattern (策略模式)

您可於此 design_pattern repo 下載 Design Pattern 系列程式碼。

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需求

在設計一個 電商運費計算系統 時，我們需要滿足以下需求：

1. 支援多種運費計算方式，例如：
   • 一般配送：固定運費。
   • 快速配送：依重量計費。
   • 國際配送：根據地區與重量計費。
2. 系統需具備良好的擴展性：
   • 能夠方便地新增新的運費計算方式。
3. 避免使用大量的 if-else 或 switch-case。
4. 使用者應能輕鬆切換運費計算方式。

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物件導向分析 (OOA)

理解需求後，讓我們來快速實作物件導向分析吧!

察覺 Forces

如果未套用設計模式，我們可能會遇到以下問題：

1. 難以維護

   • 運費計算邏輯混雜在主程式內，新增或修改一種計算方式可能會影響其他部分。

2. 違反開放關閉原則 (OCP)

   • 每次新增運費計算方式都需修改核心業務邏輯。

3. 違反單一職責原則 (SRP)

   • 主程式同時負責運費計算與核心業務邏輯，責任過於繁重。

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套用 Strategy Pattern (Solution) 得到新的 Context (Resulting Context)

做完 OOA，察覺 Forces，看清楚整個 Context 後，就可以來套用 Strategy Pattern 解決這個問題

先來看一下 Strategy Pattern 的 UML

Strategy Pattern 的組件

策略模式的核心組件包括：

1. Strategy (策略介面)
   定義所有策略需要實現的行為。

2. ConcreteStrategy (具體策略)
   每個具體策略類別實現特定的行為邏輯。

3. Context (上下文)
   維護一個策略物件，並根據當前策略執行對應行為。

將 Strategy Pattern 套用到我們的應用吧

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物件導向設計 (OOP)

[Strategy: ShippingStrategy]

interface ShippingStrategy {
    fun calculateShippingCost(weight: Double, region: String): Double
}

[ConcreteStrategies: RegularShipping, ExpressShipping, InternationalShipping]

class RegularShipping : ShippingStrategy {
    override fun calculateShippingCost(weight: Double, region: String): Double {
        return 50.0 // 固定運費
    }
}

class ExpressShipping : ShippingStrategy {
    override fun calculateShippingCost(weight: Double, region: String): Double {
        return weight * 10 // 每公斤 10 元
    }
}

class InternationalShipping : ShippingStrategy {
    override fun calculateShippingCost(weight: Double, region: String): Double {
        val regionMultiplier = when (region) {
            "Asia" -> 15
            "Europe" -> 20
            "America" -> 25
            else -> 30
        }
        return weight * regionMultiplier
    }
}

[Context: ShippingCalculator]

class ShippingCalculator(private var strategy: ShippingStrategy) {

    fun setStrategy(strategy: ShippingStrategy) {
        this.strategy = strategy
    }

    fun calculateCost(weight: Double, region: String): Double {
        return strategy.calculateShippingCost(weight, region)
    }
}

[Client]

fun main() {
    val calculator = ShippingCalculator(RegularShipping())

    println("一般配送運費: ${calculator.calculateCost(5.0, "Asia")} 元") // 固定 50 元

    calculator.setStrategy(ExpressShipping())
    println("快速配送運費: ${calculator.calculateCost(5.0, "Asia")} 元") // 5.0 * 10 = 50 元

    calculator.setStrategy(InternationalShipping())
    println("國際配送運費 (Asia): ${calculator.calculateCost(5.0, "Asia")} 元") // 5.0 * 15 = 75 元
}

[Output]

一般配送運費: 50.0 元
快速配送運費: 50.0 元
國際配送運費 (Asia): 75.0 元

結論

透過 Strategy Pattern，我們成功將運費計算邏輯與核心功能分離，並實現以下優勢：

1. 易於擴展

• 新增運費計算方式只需實作新的策略類別，無需修改現有程式碼。

1. 低耦合性

• 運費計算邏輯與核心業務邏輯分離，各自負責自己的功能。

1. 符合設計原則

• 單一職責原則 (SRP)：每個策略類別專注於特定運費計算邏輯。
• 開放關閉原則 (OCP)：策略模式允許在不修改現有程式碼的情況下，新增新功能。

策略模式非常適合處理需要根據條件執行不同行為的場景，例如：

• 不同的折扣策略 (滿額折扣、季節性優惠)。
• 不同的排序算法 (快速排序、合併排序)。
• 各類繳稅計算方式。

策略模式讓系統更具彈性，為複雜問題提供了一個優雅的解決方案。