Strategy

Wzorzec Strategy opisuje rodzinę algorytmów, zamyka każdy z nich w osobnym obiekcie i pozwala je wymieniać. Dzięki temu algorytm zmienia się niezależnie od kodu, który go używa. Wybór zachowania możesz podjąć na etapie kompilacji (szablony) albo w czasie wykonania (funkcje wirtualne lub wskaźniki funkcji).

Problem

Masz klasę, która wykonuje tę samą operację na kilka sposobów. Najprostsze podejście wpisuje wszystkie warianty na sztywno w logikę warunkową:

class DataProcessor {
public:
    void process(Data& data, const std::string& algorithm) {
        if (algorithm == "quick_sort") {
            // implementacja quick sort
        } else if (algorithm == "merge_sort") {
            // implementacja merge sort
        } else if (algorithm == "heap_sort") {
            // implementacja heap sort
        }
    }
};

To podejście ma kilka problemów:

• Procesor jest ściśle powiązany ze wszystkimi algorytmami.
• Dodanie nowego algorytmu wymaga zmiany klasy procesora.
• Klasa łamie zasadę pojedynczej odpowiedzialności, bo zajmuje się kilkoma zagadnieniami naraz.
• Łamie też zasadę otwarte-zamknięte, bo każda zmiana wymaga modyfikacji istniejącego kodu.
• Z każdym nowym algorytmem klasa rośnie i trudniej ją utrzymać.

Wzorzec Strategy rozwiązuje ten problem, przenosząc algorytmy do osobnych, wymiennych obiektów.

Analogia z życia

Pomyśl o transporcie na lotnisko:

• Cel: dostać się na lotnisko.
• Strategie: samochód, taksówka, transport publiczny albo rower.
• Elastyczność: wybór zależy od sytuacji, czyli czasu, kosztu i pogody.
• Wymienność: każda strategia dowiezie Cię na miejsce, więc możesz ją zmienić bez zmiany całego planu podróży.
• Enkapsulacja: szczegóły zostają w środku strategii, na przykład trasa, korki i zakup biletu.

Kluczowe koncepcje

Dwa podejścia do implementacji

Wzorzec Strategy ma dwa główne style implementacji:

1. Oparte na szablonach (Kompilacja): algorytmy są wybierane przez szablony C++, a typ jest znany w czasie kompilacji.
2. Wybór w Czasie Wykonania: algorytmy są wybierane przez funkcje wirtualne lub wskaźniki funkcji, a typ jest ustalany podczas wykonania.

Poziomy enkapsulacji

• Każdy algorytm to osobna klasa albo szablon.
• Klient używający strategii nie musi wiedzieć o pozostałych strategiach.
• Różne strategie mogą mieć zupełnie inne interfejsy wewnętrzne.

Kompromisy

Kiedy używać Strategy

Dobre przypadki użycia:

• Kilka algorytmów dla tego samego zadania: sortowanie, kompresja, serializacja.
• Wybór zależy od danych albo konfiguracji w czasie wykonania.
• Chcesz przełączać algorytmy ze względu na wydajność lub zachowanie.
• Chcesz uniknąć logiki warunkowej u klienta.
• Algorytmy trzeba testować osobno.

Rozważ podejście szablonowe, gdy:

• Algorytm jest znany w czasie kompilacji.
• Nie chcesz płacić narzutu funkcji wirtualnej.
• Wydajność ma znaczenie.
• Wszystkie ścieżki kodu są znane w czasie kompilacji.

Rozważ wybór w czasie wykonania, gdy:

• Algorytm wybierasz w trakcie działania programu.
• Strategię określają pliki konfiguracyjne lub zmienne środowiskowe.
• O wyborze decydują dane od użytkownika.
• Architektura opiera się na wtyczkach i strategie ładują się dynamicznie.

Unikaj, gdy:

• Masz tylko jeden algorytm.
• Algorytmy rzadko się zmieniają.
• Kontekst jest prosty i logika warunkowa czyta się lepiej niż abstrakcja.

Powiązane wzorce

• State: podobna struktura, ale zmienia zachowanie obiektu wraz z jego stanem wewnętrznym.
• Decorator: też opakowuje zachowanie, ale dodaje funkcje; Strategy wymienia cały algorytm.
• Factory: często łączy się ze Strategy, żeby utworzyć właściwą strategię.
• Template Method: odwrotne podejście; klasa bazowa definiuje szkielet algorytmu, a podklasy wypełniają kroki.

Style implementacji

Sposób implementacji zależy od tego, czego potrzebujesz:

• Policy Based Design: zaawansowana technika C++ oparta na szablonach; strategie są parametrami szablonu (cechami lub politykami).
• Wybór Oparty na Szablonach: wybór strategii w czasie kompilacji przez specjalizację szablonu.
• Wybór w Czasie Wykonania: funkcje wirtualne lub wskaźniki funkcji wybierają strategię w czasie wykonania.

Podsumowanie

Po Strategy sięgasz, gdy klasa zaczyna puchnąć od if-ów wybierających algorytm. Szablony wygrywają, gdy algorytm jest znany przy kompilacji. Funkcje wirtualne wygrywają, gdy o wyborze decyduje konfiguracja albo użytkownik. Policy Based Design idzie dalej, ale ma sens głównie w bibliotekach, które stać na dłuższą kompilację.

• Strategy oparty na szablonach (kompilacja)
• Wybór w czasie wykonania (funkcje wirtualne)
• Policy Based Design