摘要：在當前軟件需求越來越復雜的時代，策略模式作為23種經(jīng)典的設(shè)計模式之一，它有著其重要的發(fā)揮舞臺。本文首先將傳統(tǒng)基于OOP策略模式的局限性進行分析說明，提出基本的策略模式以及“鏈式”策略模式基于AOP的具體實現(xiàn)，解決傳統(tǒng)策略模式可能出現(xiàn)的代碼分散、代碼混亂問題；接著進行復雜度方面的實驗對比分析；最后分析基于AOP的策略模式可能的應(yīng)用場景。

　　關(guān)鍵詞：策略模式；AOP；設(shè)計模式

0引言

　　模式（Pattern）一詞最初出現(xiàn)在建筑學領(lǐng)域上，素有“模式之父”之稱的美國加利福尼亞大學Christopher Alexander博士給出其經(jīng)典的定義：每個模式都描述環(huán)境中不斷出現(xiàn)的問題，提出該問題的解決方案的核心。通過這種方式，可以無數(shù)次地使用那些已有的解決方案，無須再重復相同的工作［1-3］。設(shè)計模式（Design Pattern），即是一種方法論，是前人經(jīng)過無數(shù)次實踐，加以分類、整理，并從中提取出的在特定場景下解決一般設(shè)計問題的方法總結(jié)。可以說它是一種解決一類特定問題的模板或者現(xiàn)在所說的最佳實踐。設(shè)計模式的提出與應(yīng)用，使得在軟件開發(fā)過程中，編寫的代碼更加容易被人理解，代碼更加可靠。OOP（面向?qū)ο缶幊蹋┡c設(shè)計模式的目的皆是為了使代碼獲得更強大的可復用性等，這使得兩者進行無縫的連接。當前設(shè)計模式幾乎都是基于OOP上實現(xiàn)的，而策略模式是設(shè)計模式的［1］其中一種。策略模式在OOP上的實現(xiàn)技術(shù)雖然已經(jīng)可以解決策略模式在開發(fā)過程中出現(xiàn)的大部分問題和需求，但是隨著軟件開發(fā)需求越來越多，業(yè)務(wù)邏輯越來越復雜，在解決一些復雜的需求時，策略模式這種基于OOP的實現(xiàn)越來越顯示出它的局限性。OOP這種面向?qū)ο缶幊痰乃枷?，雖然解決了軟件開發(fā)中劃分角色的問題，實現(xiàn)軟件的模塊化設(shè)計，但其定義的是一種從上到下的關(guān)系，當在解決從左到右的關(guān)系時卻顯得很無力。如在實現(xiàn)系統(tǒng)中各個模塊都存在的公共功能，例如日志、安全性、性能監(jiān)測、異常捕獲等時，如果仍用OOP技術(shù)，就可能導致代碼混亂、分散等問題，從而導致代碼可讀性差，代碼質(zhì)量低，可復用性、可擴展性差。AOP就是一種有效可行的解決方案，它是一種“橫切”的技術(shù)，通過把上述公共功能封裝成一個獨立的模塊即稱之為“切面”［4-6］，然后把它織入到各個模塊中。本文就當前較為流行、使用較為廣泛的設(shè)計模式之一——策略模式，探討其在AOP下的實現(xiàn)。

1策略模式

　　11策略模式結(jié)構(gòu)

　　當前，設(shè)計模式種類最為經(jīng)典的有23種，可以歸納分為三大類，即創(chuàng)建型模式、行為型模式和結(jié)構(gòu)型模式。策略模式為行為型模式之一，它定義一系列算法，并且將這一系列的算法封裝成為策略類，使這些策略類相互獨立又可以相互替換，向外則提供公共的接口即策略接口。策略類的調(diào)用完全取決于調(diào)用者，這使得當需求或者說策略算法發(fā)生改變時，只需新增策略類，而無需修改其他代碼，從而不會影響到用戶，使得策略類獨立于用戶而變化?？偟膩碚f，策略模式是對算法的包裝，是把使用算法的責任和算法本身分離開來，委派給不同的對象管理［7］。策略模式定義以下三種角色，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　策略模式提倡“針對接口編程”的模式，而使用接口的目的是為了統(tǒng)一標準或者說是指定一種強制的規(guī)定［3］。使用策略模式是由用戶/開發(fā)者發(fā)起并根據(jù)其具體的需求、具體的操作決定調(diào)用哪種具體的策略類。當前，策略模式的使用十分廣泛，例如：JDK中的Comparable、Comparator接口，Swing中的布局管理器LayoutManager，邊界類Border等。

12AOP

　　AOP（Aspect Oriented Programming）即面向切面編程，是近些年來開始流行的一種新的編程范式。AOP為開發(fā)者提供一種描述橫切關(guān)注點的機制，并能夠自動將橫切關(guān)注點織入到面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)中，從而實現(xiàn)了橫切關(guān)注點的模塊化［8］。AOP的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

　　AOP可以說是OOP的一種改進或者補充。OOP能夠很好地實現(xiàn)軟件開發(fā)中類從上到下的縱向關(guān)系，解決模塊功能的角色劃分問題，使得很多的關(guān)注點都模塊化。然而，OOP在處理橫向問題即橫切關(guān)注點時將會出現(xiàn)代碼交織/混亂、代碼分散等問題。其實質(zhì)在于OOP傾向處理的是“一維空間”的問題，而橫切關(guān)注點則是將其變成二維空間上的問題，這使得OOP在實現(xiàn)二維問題時使用很糟糕的映射。當前，實現(xiàn)AOP技術(shù)有很多，如AspectJ，Aspect Werkz，AspectC++，Jboss AOP，Spring AOP，AOP/ST，DynInst，Nanning等。從編織的方式可以分為靜態(tài)編織和動態(tài)編織；從編織的時刻可以分為編譯時編織、載入時編織和運行時編織三大類別。而實現(xiàn)AOP技術(shù)的實質(zhì)即動態(tài)代理。現(xiàn)在比較流行的實現(xiàn)動態(tài)代理的模式主要有：JDK動態(tài)代理和CGLIB動態(tài)代理。本文將使用Spring AOP框架實現(xiàn)AOP技術(shù)［9］。

2策略模式在AOP具體實現(xiàn)

　　AOP（面向切面編程）比較擅長處理那些分散在各個模塊中又有別于核心業(yè)務(wù)關(guān)注點的公共功能需求，例如日志、安全性、性能監(jiān)測、異常捕獲等。下面將以各個模塊中的日志處理為例進行討論。在軟件開發(fā)特別是WEB開發(fā)中，經(jīng)常采用MVC模式，而DAO層一般用來作為數(shù)據(jù)訪問層。操作數(shù)據(jù)無非就是增刪改查操作，在增刪改查數(shù)據(jù)時應(yīng)對其進行日志生成，操作數(shù)據(jù)日志又可細分為增、刪、改、查4種日志，即4種日志策略，部分實現(xiàn)代碼如下：

　　//日志策略接口

　　public interface LogStrategy {

　　public void log();

　　}

　　//保存數(shù)據(jù)日志策略實現(xiàn)類

　　public class LogStrategyImpSave implements LogStrategy{

　　private Loggerlogger = Logger.getLogger(this.getClass());

　　@Override

　　//其他策略實現(xiàn)類只需分別實現(xiàn)log方法，其他地方相同

　　public void log() {

　　logger.info("保存數(shù)據(jù)...");

　　// 定義處理保存數(shù)據(jù)日志的切面類

　　public class UserSaveDaoAspect {

　　private LogStrategy logStrategy; //getter、setter方法省略

　　//環(huán)繞通知

　　@Around(value="pointCutMehtod()")

　　publicvoid around(ProceedingJoinPoint pjp){try {Object object= pjp.proceed();

　　21分析

　　當需求發(fā)生變化如增刪改查日志的格式改變了，這時只需新增實現(xiàn)日志策略接口LogStrategy，并根據(jù)需求實現(xiàn)里面的方法，然后在配置文件中注冊類的bean信息并修改注入到logStrategy屬性的信息，而不需要修改其他類的代碼，這也符合軟件開發(fā)的“修改封閉，擴展開放”的原則。

　　22與傳統(tǒng)基于OOP的策略模式對比

　　上述舉例為J2EE軟件開發(fā)中DAO層的日志處理，而事實上在其他分層中如service層、action層等很多地方都需要日志處理。對于傳統(tǒng)的基于OOP的策略模式則需要在每一處都調(diào)用日志策略具體實現(xiàn)類的方法，這種重復的工作使得代碼看起來臃腫、不易于維護，即代碼混亂、代碼分散；而對于基于AOP的策略模式則只需定義好切面類和切入點，并在切面類中的環(huán)繞通知里調(diào)用公共功能，這里即為日志處理的方法，并配置好配置文件信息即可，而不需要在每處進行日志處理。

　　對于較為復雜的策略模式，如在處理復雜業(yè)務(wù)需求時，往往不僅使用一個策略實現(xiàn)類，而且需要使用多組策略類別下的策略實現(xiàn)類才能實現(xiàn)需求?？梢越Y(jié)合設(shè)計模式中另外一種模式即責任鏈模式，把策略模式改裝為“鏈式”策略模式。

3對比分析

　　通常用軟件的復雜度來評價一個軟件/算法的好壞，即“簡單就是可靠的”。本文將使用下面4個指標來對比和評價傳統(tǒng)的基于OOP的策略模式與基于AOP的策略模式。

　?。?）圈復雜度（CC）：用于衡量模塊中的判定結(jié)構(gòu)的復雜程度。圈復雜度越大其質(zhì)量一般越低，越難以維護。業(yè)界標準一般小于等于15。

　?。?）扇出復雜度（FOC）：用于衡量模塊間的層次調(diào)用（調(diào)用下級模塊）情況。扇出復雜度高，則表示模塊的復雜度高，需要控制和協(xié)調(diào)過多的下級模塊。業(yè)界標準一般小于等于20。

　?。?）無注解編碼語句（NCSS）：在文件、類和方法中一般分別小于等于2 000、1 500、50。

　?。?）N條路徑復雜度（NPath）：表示一個方法中各種可能的執(zhí)行路徑總和。業(yè)界標準一般小于等于200。

　　本節(jié)將測試上述第2節(jié)中實現(xiàn)的例子即J2EE軟件開發(fā)中的日志處理，其各個復雜度指標的實驗數(shù)據(jù)如表1所示。表1各個復雜度指標實驗數(shù)據(jù)模式CCFOCNCSSNPath基于OOP的策略模式16171 328185基于AOP的策略模式7111 042137

　　從表1可以看出，基于AOP的策略模式相對于傳統(tǒng)的基于OOP的策略模式在各個復雜度指標上都大大降低。因為基于AOP的策略模式把分散在各個模塊中的公共功能的業(yè)務(wù)邏輯封裝成一個切面類，然后再織入到各個模塊中，而不是如傳統(tǒng)的基于OOP的策略模式那樣直接在各個模塊中重復編寫那些公共功能的實現(xiàn)，大大降低了代碼的復雜度。這也表明基于AOP的策略模式很好地解決了傳統(tǒng)的基于OOP的策略模式出現(xiàn)的代碼分散、代碼混亂的問題，是軟件開發(fā)中對于在各個模塊中都有的公共功能問題的很好的解決方案。

4應(yīng)用場景

　　策略模式將一系列的策略算法封裝成相互獨立又可相互替換的“針對接口編程”的模式，而AOP是一種擅長于處理橫向關(guān)系，將各個模塊中有別于核心業(yè)務(wù)關(guān)注點的公共功能局部化、模塊化的新的編程范式，兩者皆是為了提高軟件的可擴展性、可復用性。基于AOP的策略模式不僅在處理軟件中橫向關(guān)系需求時顯得游刃有余，并且使得軟件開發(fā)中開發(fā)人員各司其職。某一領(lǐng)域的專家不可能同時對加密、性能、同步、訪問控制、分布等都熟悉精通，而只需知道對應(yīng)的功能接口的調(diào)用就可以?；贏OP的策略模式可以應(yīng)用在以下方面：

　　(1)系統(tǒng)中模塊間的公共功能，且未來可能發(fā)生需求變化。如日志、安全性、性能監(jiān)測、異常捕獲、認證、加密等。

　　(2)模塊間的插件。各個插件即是各種算法功能的策略實現(xiàn)類，也可在其中添加“鉤子”函數(shù)，使插件具備可插拔。

　　(3)模塊間的個性化定制。個性化的定制是未來對用戶最具魅力的功能，也是未來個性化軟件的方向。事先將各種個性化選擇封裝在策略實現(xiàn)類中，其基于AOP的實現(xiàn)使得個性化的選擇效果應(yīng)用在各個模塊中。

5結(jié)論

　　基于OOP的策略模式雖然已經(jīng)可以很好地實現(xiàn)策略模式，將一系列策略算法封裝成相互獨立、相互可替換的策略實現(xiàn)類，大大提高軟件的可重用性和可擴展性，但是由于OOP本身存在的局限性即在解決軟件需求中橫向關(guān)系時可能出現(xiàn)代碼混亂、代碼分散等問題，使得基于OOP的策略模式在處理這類問題時代碼可讀性差、效率低、代碼質(zhì)量差、代碼重用率低以及難以維護難以擴展等。本文利用AOP處理橫切關(guān)注點的優(yōu)勢，提出基于AOP的策略模式，很好地解決了傳統(tǒng)基于OOP的策略模式的問題。

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