05-策略
策略 — Rust Design Patterns
译文 · 基于 Rust Design Patterns
原文链接: https://rust-unofficial.github.io/patterns/patterns/behavioural/strategy.html
策略
描述
策略设计模式 是一种实现关注点分离的技术。它还可以通过
依赖倒置 解耦软件模块。
策略模式的基本思想是：给定一个求解特定问题的算法，我们只在抽象层面定义算法骨架，并把具体算法实现分离到不同部分。
这样，使用该算法的客户端可以选择具体实现，而总体算法流程保持不变。换句话说，类的抽象规范不依赖于派生类的具体实现，但具体实现必须遵守抽象规范。这就是我们称之为「依赖倒置」的原因。
动机
设想我们正在做一个每月生成报告的项目。报告需要以不同格式（策略）生成，例如 JSON 或 Plain Text。但需求会随时间变化，我们无法预知将来会有怎样的要求。例如，可能需要以一种全新格式生成报告，或只修改现有格式之一。
示例
在本例中，不变量（或抽象）是 Formatter 和 Report，而 Text 和 Json 是策略 struct。这些策略必须实现 Formatter trait。
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| use std::collections::HashMap;
type Data = HashMap<String, u32>;
trait Formatter {
fn format(&self, data: &Data, buf: &mut String);
}
struct Report;
impl Report {
// 本应使用 Write，但为了忽略错误处理，我们仍使用 String
fn generate<T: Formatter>(g: T, s: &mut String) {
// 后端操作……
let mut data = HashMap::new();
data.insert("one".to_string(), 1);
data.insert("two".to_string(), 2);
// 生成报告
g.format(&data, s);
}
}
struct Text;
impl Formatter for Text {
fn format(&self, data: &Data, buf: &mut String) {
for (k, v) in data {
let entry = format!("{k} {v}\n");
buf.push_str(&entry);
}
}
}
struct Json;
impl Formatter for Json {
fn format(&self, data: &Data, buf: &mut String) {
buf.push('[');
for (k, v) in data.into_iter() {
let entry = format!(r#"{{"{}":"{}"}}"#, k, v);
buf.push_str(&entry);
buf.push(',');
}
if !data.is_empty() {
buf.pop(); // 去掉末尾多余的逗号
}
buf.push(']');
}
}
fn main() {
let mut s = String::from("");
Report::generate(Text, &mut s);
assert!(s.contains("one 1"));
assert!(s.contains("two 2"));
s.clear(); // 复用同一缓冲区
Report::generate(Json, &mut s);
assert!(s.contains(r#"{"one":"1"}"#));
assert!(s.contains(r#"{"two":"2"}"#));
}
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优点
主要优点是关注点分离。例如在本例中，Report 对 Json 和 Text 的具体实现一无所知，而输出实现也不关心数据如何预处理、存储和获取。它们只需知道要实现的特定 trait 及其定义具体算法实现、处理结果的方法，即 Formatter 和 format(...)。
缺点
每种策略都必须至少实现一个模块，因此模块数量会随策略数量增加。若可选策略很多，用户就必须了解各策略之间的差异。
讨论
在前面的例子中，所有策略都实现在同一个文件里。提供不同策略的方式包括：
- 全部放在一个文件中（如本例所示，类似于分成模块）
- 分成模块，例如
formatter::json 模块、formatter::text 模块 - 使用编译器 feature 标志，例如
json feature、text feature - 分成 crate，例如
json crate、text crate
Serde crate 是 Strategy 模式实际运用的好例子。Serde 允许通过手动为我们的类型实现 Serialize 和 Deserialize trait，对序列化行为进行完全自定义。例如，我们可以轻易把 serde_json 换成 serde_cbor，因为它们暴露了类似的方法。这使得辅助 crate serde_transcode 更加有用、也更符合人体工学。
不过，在 Rust 中设计该模式并不一定要用 trait。
下面这个玩具示例用 Rust closures 演示了策略模式的思想：
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| struct Adder;
impl Adder {
pub fn add<F>(x: u8, y: u8, f: F) -> u8
where
F: Fn(u8, u8) -> u8,
{
f(x, y)
}
}
fn main() {
let arith_adder = |x, y| x + y;
let bool_adder = |x, y| {
if x == 1 || y == 1 {
1
} else {
0
}
};
let custom_adder = |x, y| 2 * x + y;
assert_eq!(9, Adder::add(4, 5, arith_adder));
assert_eq!(0, Adder::add(0, 0, bool_adder));
assert_eq!(5, Adder::add(1, 3, custom_adder));
}
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事实上，Rust 已经在 Option 的 map 方法中使用了这一思想：
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| fn main() {
let val = Some("Rust");
let len_strategy = |s: &str| s.len();
assert_eq!(4, val.map(len_strategy).unwrap());
let first_byte_strategy = |s: &str| s.bytes().next().unwrap();
assert_eq!(82, val.map(first_byte_strategy).unwrap());
}
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参见