Mẫu Strategy (Strategy pattern) giải thích kèm ví dụ

Mục đích và vấn đề cần giải quyết

Mục đích: định nghĩa một họ thuật toán, đóng gói từng thuật toán và làm cho chúng thay thế được cho nhau. Mẫu Strategy cho phép thuật toán thay đổi độc lập với các client sử dụng nó. Đây là một trong các mẫu hành vi trong cuốn sách của nhóm Gang of Four (GoF), nơi nó còn được gọi là Policy.

Giả sử một trang thanh toán cần tính phí vận chuyển. Giao hàng tiêu chuẩn tính phí cố định, giao nhanh tính thêm theo mỗi kilôgam, còn nhận tại cửa hàng thì miễn phí. Phiên bản đầu tiên gộp cả ba công thức vào một phương thức với chuỗi if/else theo loại vận chuyển. Mỗi lựa chọn mới, chẳng hạn một hãng vận chuyển đối tác, lại buộc bạn sửa phương thức đó, và muốn kiểm thử một công thức thì phải đi qua tất cả các công thức còn lại.

Với mẫu Strategy, mỗi công thức trở thành một đối tượng hoặc hàm riêng có cùng chữ ký. Trang thanh toán nhận strategy đã chọn và gọi nó. Thêm một hãng vận chuyển chỉ cần thêm một strategy mới; phần thanh toán không phải thay đổi.

Cấu trúc và các thành phần tham gia

Triển khai bằng TypeScript

Vì hàm là giá trị trong TypeScript, giao diện strategy đơn giản nhất là một kiểu hàm. Context là lớp Checkout.

type Parcel = { weightKg: number; subtotal: number };
type ShippingStrategy = (parcel: Parcel) => number;

const standard: ShippingStrategy = (p) => (p.subtotal >= 50 ? 0 : 4.99);
const express: ShippingStrategy = (p) => 9.99 + 1.5 * p.weightKg;
const pickup: ShippingStrategy = () => 0;

class Checkout {
  constructor(private shipping: ShippingStrategy) {}

  setShipping(strategy: ShippingStrategy) {
    this.shipping = strategy;
  }

  total(parcel: Parcel): number {
    return Math.round((parcel.subtotal + this.shipping(parcel)) * 100) / 100;
  }
}

const parcel = { weightKg: 2, subtotal: 30 };
const checkout = new Checkout(standard);
console.log(checkout.total(parcel)); // 34.99
checkout.setShipping(express);
console.log(checkout.total(parcel)); // 42.99
checkout.setShipping(pickup);
console.log(checkout.total(parcel)); // 30

Nếu strategy cần cấu hình hoặc có nhiều phương thức, hãy dùng interface và lớp. Phiên bản này còn gán cho mỗi strategy một cái tên để giao diện người dùng hiển thị:

interface Shipping {
  readonly label: string;
  cost(weightKg: number): number;
}

class Courier implements Shipping {
  readonly label: string;
  constructor(private ratePerKg: number, company: string) {
    this.label = company + " courier";
  }
  cost(weightKg: number) { return this.ratePerKg * weightKg; }
}

const options: Shipping[] = [new Courier(2, "North"), new Courier(3.5, "Fast")];
for (const o of options) console.log(o.label, o.cost(4));
// North courier 8
// Fast courier 14

Trước và sau khi áp dụng

Trước đây, việc chọn thuật toán được viết cứng bên trong phương thức:

function shippingCost(type: string, p: Parcel): number {
  if (type === "standard") return p.subtotal >= 50 ? 0 : 4.99;
  else if (type === "express") return 9.99 + 1.5 * p.weightKg;
  else if (type === "pickup") return 0;
  throw new Error("Unknown shipping type " + type);
}
// After: a lookup table of strategies replaces the chain
const strategies: Record<string, ShippingStrategy> = { standard, express, pickup };

Đoạn mã này dùng lại các kiểu và hàm của ví dụ đầu tiên. Bảng ánh xạ biến tập lựa chọn thành dữ liệu thay vì mã, nên có thể dựng từ cấu hình hoặc mở rộng bằng plugin.

Khi nào nên dùng và khi nào không

• Nên dùng khi có nhiều cách để làm cùng một việc và việc chọn cách nào phụ thuộc vào cấu hình, dữ liệu người dùng nhập hoặc dữ liệu đang xử lý.
• Nên dùng để loại bỏ những khối điều kiện lớn chọn giữa các thuật toán.
• Nên dùng để kiểm thử từng thuật toán riêng biệt và để mã khác thêm thuật toán mới mà không phải sửa context.
• Không nên dùng khi chỉ có một thuật toán và không thực sự cần thay đổi nó. Một interface thừa chỉ thêm một tầng gián tiếp vô ích.
• Đừng tạo lớp khi một tham số kiểu hàm là đủ. Trong TypeScript, truyền một hàm chính là dạng nhẹ của mẫu Strategy.

Ứng dụng trong thực tế

• Array.prototype.sort(compareFn) nhận chiến lược so sánh dưới dạng một hàm, nhờ vậy cùng một phép sắp xếp có thể xếp số, ngày tháng hoặc tên.
• Interface Comparator của Java là một strategy cho Collections.sort và List.sort.
• Passport.js, middleware xác thực cho Node.js, gọi mỗi cách đăng nhập (mật khẩu cục bộ, các nhà cung cấp OAuth) là một strategy và cho phép ứng dụng cắm chúng vào.
• Các thư viện nén và băm cho phép người gọi chọn thuật toán qua một giao diện chung.

Các mẫu liên quan