40. 设计模式面试题5：实现一个策略模式，支持运行时切换算法

策略模式，说白了就是「把算法封装起来，让它们可以互相替换」。我面试的时候特别喜欢问这个模式，因为它能很直观地考察一个人对「开闭原则」的理解深度。

你想想看，如果代码里到处都是 if-else 或者 switch-case，每次加一个新算法就要改核心逻辑，那维护起来得多痛苦？策略模式就是来解决这个问题的。

什么是策略模式？

策略模式定义了一系列算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可以相互替换。核心思想是：将算法的定义和使用分离。

我记得有一次接手一个老项目，里面有个计算折扣的模块，写了十几个 if-else 分支。每次促销活动都要改这个函数，改一次线上出一次 bug。后来我重构成了策略模式，新加折扣只需要新增一个策略类，完全不用动原有代码。

运行时切换的关键

为什么能运行时切换？因为上下文里存的是策略接口的指针或引用。你只需要在运行时改变这个指针指向的具体策略对象，行为就立刻变了。

这里有个坑——我曾经见过有人把策略对象直接嵌在上下文里，用 union 或者 std::variant 来切换。嗯，这样做虽然也能工作，但每加一个新策略就要改上下文类的定义，违背了开闭原则。我个人习惯还是用多态，虽然有一点点运行时开销，但扩展性好了不止一个量级。

代码示例：一个支付系统

假设我们要实现一个支付系统，支持支付宝、微信支付和银行卡支付，并且允许用户在运行时切换支付方式。

// 策略接口
class PaymentStrategy {
public:
    virtual ~PaymentStrategy() = default;
    virtual void pay(double amount) = 0;
    virtual std::string getMethodName() const = 0;
};

// 具体策略：支付宝
class AlipayStrategy : public PaymentStrategy {
public:
    void pay(double amount) override {
        std::cout << "使用支付宝支付: " << amount << " 元" << std::endl;
        // 实际的支付宝支付逻辑...
    }
    std::string getMethodName() const override {
        return "支付宝";
    }
};

// 具体策略：微信支付
class WechatPayStrategy : public PaymentStrategy {
public:
    void pay(double amount) override {
        std::cout << "使用微信支付: " << amount << " 元" << std::endl;
        // 实际的微信支付逻辑...
    }
    std::string getMethodName() const override {
        return "微信支付";
    }
};

// 具体策略：银行卡
class CardPayStrategy : public PaymentStrategy {
public:
    void pay(double amount) override {
        std::cout << "使用银行卡支付: " << amount << " 元" << std::endl;
        // 实际的银行卡支付逻辑...
    }
    std::string getMethodName() const override {
        return "银行卡";
    }
};

// 上下文：支付上下文
class PaymentContext {
private:
    std::unique_ptr<PaymentStrategy> strategy_;
public:
    // 运行时切换策略
    void setStrategy(std::unique_ptr<PaymentStrategy> strategy) {
        strategy_ = std::move(strategy);
        std::cout << "已切换至: " << strategy_->getMethodName() << std::endl;
    }

    void executePayment(double amount) {
        if (!strategy_) {
            throw std::runtime_error("请先设置支付方式");
        }
        strategy_->pay(amount);
    }
};

使用示例

int main() {
    PaymentContext context;

    // 用户选择支付宝支付
    context.setStrategy(std::make_unique<AlipayStrategy>());
    context.executePayment(99.9);

    // 用户切换为微信支付
    context.setStrategy(std::make_unique<WechatPayStrategy>());
    context.executePayment(199.9);

    // 用户又切换为银行卡
    context.setStrategy(std::make_unique<CardPayStrategy>());
    context.executePayment(299.9);

    return 0;
}

策略模式的结构图

策略模式的优缺点

什么时候用策略模式？

我个人总结了几条经验：

• 一个系统需要在多种算法中选择一种，且这些算法可以互相替换
• 算法逻辑复杂，不适合放在一个函数里用 if-else 堆砌
• 算法可能会扩展，你希望未来的改动不影响现有代码
• 需要运行时动态改变行为

说白了，如果你发现代码里有一长串 if-else 或者 switch-case，而且每个分支做的事情差异很大，那就是策略模式出场的时候了。

嗯，面试的时候我还会追问一个问题：「策略模式和状态模式有什么区别？」这个问题留给你自己思考。简单提示一下：策略模式是客户端主动选择算法，状态模式是对象内部状态自动驱动行为变化。想清楚这个区别，你对这两个模式的理解就更深一层了。