摘要：在當(dāng)前軟件需求越來越復(fù)雜的時(shí)代，策略模式作為23種經(jīng)典的設(shè)計(jì)模式之一，它有著其重要的發(fā)揮舞臺(tái)。本文首先將傳統(tǒng)基于OOP策略模式的局限性進(jìn)行分析說明，提出基本的策略模式以及“鏈?zhǔn)健辈呗阅Ｊ交?a class="innerlink" href="http://ihrv.cn/tags/AOP" title="AOP" target="_blank">AOP的具體實(shí)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(jìn)行復(fù)雜度方面的實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析；最后分析基于AOP的策略模式可能的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　關(guān)鍵詞：策略模式；AOP；設(shè)計(jì)模式

0引言

　　模式（Pattern）一詞最初出現(xiàn)在建筑學(xué)領(lǐng)域上，素有“模式之父”之稱的美國加利福尼亞大學(xué)Christopher Alexander博士給出其經(jīng)典的定義：每個(gè)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(fù)相同的工作［1-3］。設(shè)計(jì)模式（Design Pattern），即是一種方法論，是前人經(jīng)過無數(shù)次實(shí)踐，加以分類、整理，并從中提取出的在特定場(chǎng)景下解決一般設(shè)計(jì)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(shí)踐。設(shè)計(jì)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(jì)模式的目的皆是為了使代碼獲得更強(qiáng)大的可復(fù)用性等，這使得兩者進(jìn)行無縫的連接。當(dāng)前設(shè)計(jì)模式幾乎都是基于OOP上實(shí)現(xiàn)的，而策略模式是設(shè)計(jì)模式的［1］其中一種。策略模式在OOP上的實(shí)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(fù)雜，在解決一些復(fù)雜的需求時(shí)，策略模式這種基于OOP的實(shí)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(shí)現(xiàn)軟件的模塊化設(shè)計(jì)，但其定義的是一種從上到下的關(guān)系，當(dāng)在解決從左到右的關(guān)系時(shí)卻顯得很無力。如在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各個(gè)模塊都存在的公共功能，例如日志、安全性、性能監(jiān)測(cè)、異常捕獲等時(shí)，如果仍用OOP技術(shù)，就可能導(dǎo)致代碼混亂、分散等問題，從而導(dǎo)致代碼可讀性差，代碼質(zhì)量低，可復(fù)用性、可擴(kuò)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(gè)獨(dú)立的模塊即稱之為“切面”［4-6］，然后把它織入到各個(gè)模塊中。本文就當(dāng)前較為流行、使用較為廣泛的設(shè)計(jì)模式之一——策略模式，探討其在AOP下的實(shí)現(xiàn)。

1策略模式

　　11策略模式結(jié)構(gòu)

　　當(dāng)前，設(shè)計(jì)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(dú)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(dāng)需求或者說策略算法發(fā)生改變時(shí)，只需新增策略類，而無需修改其他代碼，從而不會(huì)影響到用戶，使得策略類獨(dú)立于用戶而變化。總的來說，策略模式是對(duì)算法的包裝，是把使用算法的責(zé)任和算法本身分離開來，委派給不同的對(duì)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(duì)接口編程”的模式，而使用接口的目的是為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或者說是指定一種強(qiáng)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(dāng)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(diǎn)的機(jī)制，并能夠自動(dòng)將橫切關(guān)注點(diǎn)織入到面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)了橫切關(guān)注點(diǎn)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(jìn)或者補(bǔ)充。OOP能夠很好地實(shí)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(diǎn)都模塊化。然而，OOP在處理橫向問題即橫切關(guān)注點(diǎn)時(shí)將會(huì)出現(xiàn)代碼交織/混亂、代碼分散等問題。其實(shí)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(diǎn)則是將其變成二維空間上的問題，這使得OOP在實(shí)現(xiàn)二維問題時(shí)使用很糟糕的映射。當(dāng)前，實(shí)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(dòng)態(tài)編織；從編織的時(shí)刻可以分為編譯時(shí)編織、載入時(shí)編織和運(yùn)行時(shí)編織三大類別。而實(shí)現(xiàn)AOP技術(shù)的實(shí)質(zhì)即動(dòng)態(tài)代理?，F(xiàn)在比較流行的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的模式主要有：JDK動(dòng)態(tài)代理和CGLIB動(dòng)態(tài)代理。本文將使用Spring AOP框架實(shí)現(xiàn)AOP技術(shù)［9］。

2策略模式在AOP具體實(shí)現(xiàn)

　　AOP（面向切面編程）比較擅長(zhǎng)處理那些分散在各個(gè)模塊中又有別于核心業(yè)務(wù)關(guān)注點(diǎn)的公共功能需求，例如日志、安全性、性能監(jiān)測(cè)、異常捕獲等。下面將以各個(gè)模塊中的日志處理為例進(jìn)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(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行日志生成，操作數(shù)據(jù)日志又可細(xì)分為增、刪、改、查4種日志，即4種日志策略，部分實(shí)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(shí)現(xiàn)類

　　public class LogStrategyImpSave implements LogStrategy{

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

　　@Override

　　//其他策略實(shí)現(xiàn)類只需分別實(shí)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(dāng)需求發(fā)生變化如增刪改查日志的格式改變了，這時(shí)只需新增實(shí)現(xiàn)日志策略接口LogStrategy，并根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)里面的方法，然后在配置文件中注冊(cè)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(kuò)展開放”的原則。

　　22與傳統(tǒng)基于OOP的策略模式對(duì)比

　　上述舉例為J2EE軟件開發(fā)中DAO層的日志處理，而事實(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)類的方法，這種重復(fù)的工作使得代碼看起來臃腫、不易于維護(hù)，即代碼混亂、代碼分散；而對(duì)于基于AOP的策略模式則只需定義好切面類和切入點(diǎn)，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(jìn)行日志處理。

　　對(duì)于較為復(fù)雜的策略模式，如在處理復(fù)雜業(yè)務(wù)需求時(shí)，往往不僅使用一個(gè)策略實(shí)現(xiàn)類，而且需要使用多組策略類別下的策略實(shí)現(xiàn)類才能實(shí)現(xiàn)需求?？梢越Y(jié)合設(shè)計(jì)模式中另外一種模式即責(zé)任鏈模式，把策略模式改裝為“鏈?zhǔn)健辈呗阅Ｊ健?/p>

3對(duì)比分析

　　通常用軟件的復(fù)雜度來評(píng)價(jià)一個(gè)軟件/算法的好壞，即“簡(jiǎn)單就是可靠的”。本文將使用下面4個(gè)指標(biāo)來對(duì)比和評(píng)價(jià)傳統(tǒng)的基于OOP的策略模式與基于AOP的策略模式。

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

　?。?）扇出復(fù)雜度（FOC）：用于衡量模塊間的層次調(diào)用（調(diào)用下級(jí)模塊）情況。扇出復(fù)雜度高，則表示模塊的復(fù)雜度高，需要控制和協(xié)調(diào)過多的下級(jí)模塊。業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)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(fù)雜度（NPath）：表示一個(gè)方法中各種可能的執(zhí)行路徑總和。業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)一般小于等于200。

　　本節(jié)將測(cè)試上述第2節(jié)中實(shí)現(xiàn)的例子即J2EE軟件開發(fā)中的日志處理，其各個(gè)復(fù)雜度指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。表1各個(gè)復(fù)雜度指標(biāo)實(shí)驗(yàn)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(duì)于傳統(tǒng)的基于OOP的策略模式在各個(gè)復(fù)雜度指標(biāo)上都大大降低。因?yàn)榛贏OP的策略模式把分散在各個(gè)模塊中的公共功能的業(yè)務(wù)邏輯封裝成一個(gè)切面類，然后再織入到各個(gè)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(gè)模塊中重復(fù)編寫那些公共功能的實(shí)現(xiàn)，大大降低了代碼的復(fù)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(duì)于在各個(gè)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(chǎng)景

　　策略模式將一系列的策略算法封裝成相互獨(dú)立又可相互替換的“針對(duì)接口編程”的模式，而AOP是一種擅長(zhǎng)于處理橫向關(guān)系，將各個(gè)模塊中有別于核心業(yè)務(wù)關(guān)注點(diǎn)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(kuò)展性、可復(fù)用性?；贏OP的策略模式不僅在處理軟件中橫向關(guān)系需求時(shí)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(shí)對(duì)加密、性能、同步、訪問控制、分布等都熟悉精通，而只需知道對(duì)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(cè)、異常捕獲、認(rèn)證、加密等。

　　(2)模塊間的插件。各個(gè)插件即是各種算法功能的策略實(shí)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(gè)性化定制。個(gè)性化的定制是未來對(duì)用戶最具魅力的功能，也是未來個(gè)性化軟件的方向。事先將各種個(gè)性化選擇封裝在策略實(shí)現(xiàn)類中，其基于AOP的實(shí)現(xiàn)使得個(gè)性化的選擇效果應(yīng)用在各個(gè)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(shí)現(xiàn)策略模式，將一系列策略算法封裝成相互獨(dú)立、相互可替換的策略實(shí)現(xiàn)類，大大提高軟件的可重用性和可擴(kuò)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(shí)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(shí)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(hù)難以擴(kuò)展等。本文利用AOP處理橫切關(guān)注點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，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。

參考文獻(xiàn)

　　［1］ 張海翔，秦翼. 從Java類庫看設(shè)計(jì)模式［J］. 電子世界， 2013(22):13-14.

　　［2］ 張舒晉. 嵌入式軟件實(shí)用設(shè)計(jì)模式［J］. 自動(dòng)化應(yīng)用， 2015(1):36-38.

　?。?］ 劉新強(qiáng)，韓陽峰. 基于AOP技術(shù)的郵件日志系統(tǒng)研究［J］. 電子設(shè)計(jì)工程，2014，22(18):45-48.

　?。?］ 幸德波. 基于AOP的J2EE應(yīng)用程序性能監(jiān)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)［D］. 杭州：浙江大學(xué)，2014.

　　［5］ 趙文杰. 基于AOP的異常處理研究與應(yīng)用［J］. 計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2014(24):66-68.

　　［6］ 蔣廷耀，王訓(xùn)宇，關(guān)國翔，等. 一種策略模式的AOP實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用［J］. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2010，27(1):121-123.

　?。?］ 薛冰. 改進(jìn)AOP技術(shù)在軟件開發(fā)中的應(yīng)用與研究［D］. 大連:大連交通大學(xué)，2013.

　?。?］ 陳發(fā)堂,牛勇清,韓娜娜，等.協(xié)議一致性測(cè)試平臺(tái)的搭建及仿真實(shí)現(xiàn)［J］.電子技術(shù)應(yīng)用,2014,40(4):137-140.

　?。?］ 宋建華,稅光澤.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)［J］.微型機(jī)與應(yīng)用,2013,32(3):4-6.