Strategie (Entwurfsmuster)

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Die Strategie (engl. strategy) ist ein Entwurfsmuster aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zu der Kategorie der Verhaltensmuster (behavioral patterns). Das Muster definiert eine Familie austauschbarer Algorithmen.[1] Es ist eines der sogenannten GoF-Muster.

Verwendung[Bearbeiten]

Strategie-Objekte werden ähnlich wie Klassenbibliotheken verwendet. Im Gegensatz dazu handelt es sich jedoch nicht um externe Programmteile, die als ein Toolkit genutzt werden können, sondern um integrale Bestandteile des eigentlichen Programms, die deshalb als eigene Objekte definiert wurden, damit sie durch andere Algorithmen ausgetauscht werden können.

Meistens wird eine Strategie durch Klassen umgesetzt, die eine bestimmte Schnittstelle implementieren. In Sprachen wie Smalltalk, in denen auch der Programmcode selbst in Objekten abgelegt werden kann, kann eine Strategie aber auch durch solche Code-Objekte realisiert werden.

Die Verwendung von Strategien bietet sich an, wenn

  • viele verwandte Klassen sich nur in ihrem Verhalten unterscheiden.
  • unterschiedliche (austauschbare) Varianten eines Algorithmus benötigt werden.
  • Daten innerhalb eines Algorithmus vor Klienten verborgen werden sollen.
  • verschiedene Verhaltensweisen innerhalb einer Klasse fest integriert sind (meist über Mehrfachverzweigungen) aber
    • die verwendeten Algorithmen wiederverwendet werden sollen bzw.
    • die Klasse flexibler gestaltet werden soll.

UML-Diagramm[Bearbeiten]

Strategie.png

Erklärung der Akteure[Bearbeiten]

Die Klasse Strategie definiert nur eine Schnittstelle (interface) für alle unterstützten Algorithmen. Die Implementierung der eigentlichen Algorithmen finden sich erst in den Ableitungen wieder (konkrete Strategie).

Der Kontext hält eine Member-Variable der Schnittstelle Strategie, die mit einer Referenz auf das gewünschte Strategieobjekt belegt ist. Auf diese Weise wird der konkrete Algorithmus über die Schnittstelle eingebunden und kann bei Bedarf selbst zur Laufzeit noch dynamisch gegen eine andere Implementierung ausgetauscht werden.

Vorteile[Bearbeiten]

  • Es wird eine Familie von Algorithmen definiert.
  • Es wird die Auswahl aus verschiedenen Implementierungen ermöglicht und dadurch erhöhen sich die Flexibilität und die Wiederverwendbarkeit.
  • Es können Mehrfachverzweigungen vermieden werden und dies erhöht die Übersicht des Codes.
  • Strategien bieten eine Alternative zur Unterklassenbildung der Kontexte.

Nachteile[Bearbeiten]

  • Klienten müssen die unterschiedlichen Strategien kennen, um zwischen ihnen auswählen und den Kontext initialisieren zu können.
  • Gegenüber der Implementierung der Algorithmen im Kontext entsteht hier ein zusätzlicher Kommunikationsaufwand zwischen Strategie und Kontext.
  • Die Anzahl von Objekten wird erhöht.

Beispiel[Bearbeiten]

Als Beispiel kann ein Steuerberechnungsprogramm dienen, das die Berechnung von Steuersätzen möglichst in Strategie-Objekte auslagern sollte, um einfach länderabhängig konfigurierbar zu sein.

Ein anderes Beispiel wäre die Speicherung eines Dokuments oder einer Grafik in verschiedenen Dateiformaten.

Auch ein Packer, der verschiedene Kompressionsalgorithmen unterstützt, kann mit Hilfe von Strategie implementiert sein. Bei Java wird das Entwurfsmuster zum Beispiel zur Delegierung des Layouts von AWT-Komponenten an entsprechende LayoutManager (BorderLayout, FlowLayout etc.) verwendet.

Weitere Beispiele (außerhalb der OOP-Welt):

Code-Beispiele[Bearbeiten]

C++ mit Funktionszeigern[Bearbeiten]

#include <iostream>
 
class Example {
public:
    Example();
	void setStrategy( void(*)() );
	void (* _strategy)();
	void strategy();
};
 
Example::Example() {
	_strategy = 0;
}
 
void Example::setStrategy( void(* fnc)() ) {
	Example::_strategy = fnc;
}
 
void Example::strategy() {
	if(_strategy)
	  _strategy();
}
 
class strategies {
public:
	static void strategy1() { std::cout << "Hello World!\n"; }
	static void strategy2() { std::cout << "FOO"; }
	static void strategy3() { std::cout << "BAR"; }
};
 
int main() {
	Example c;
 
        c.setStrategy( &(strategies::strategy1) );
	c.strategy();
 
	c.setStrategy( &(strategies::strategy2) );
	c.strategy();
 
	c.setStrategy( &(strategies::strategy3) );
	c.strategy();
 
	return 0;
}

Java[Bearbeiten]

class Klient {
	public static void main(final String[] ARGS) {
		Kontext k = new Kontext();
		k.setStrategie(new KonkreteStrategieA());
		k.arbeite();	// "Weg A"
		k.setStrategie(new KonkreteStrategieB());
		k.arbeite();	// "Weg B"
	}
}
 
 
class Kontext {
	private Strategie strategie = null;
 
	public void setStrategie(final Strategie STRATEGIE) {
		strategie = STRATEGIE;
	}
 
	public void arbeite() {
		if (strategie != null)
			strategie.algorithmus();
	}
}
 
interface Strategie {
	void algorithmus();
}
 
class KonkreteStrategieA implements Strategie {
	public void algorithmus() {
		System.out.println("Weg A");
	}
}
 
class KonkreteStrategieB implements Strategie {
	public void algorithmus() {
		System.out.println("Weg B");
	}
}

Ruby[Bearbeiten]

class Context
  def initialize(strategy)
    @strategy = strategy
  end
 
  def execute
    raise 'Strategie-Objekt antwortet nicht auf die execute-Methode'
      unless @strategy.respond_to?(:execute)
    @strategy.execute
  end
end
 
class StrategyA
  def execute
     puts 'Der normale Weg'
  end
end
 
class StrategyB
  def execute
     puts 'Ein anderer Weg'
  end
end
 
class StrategyC
  def execute
     puts 'Noch ein anderer Weg'
  end
end
 
a = Context.new(StrategyA.new)
a.execute
# Der normale Weg
 
b = Context.new(StrategyB.new)
b.execute
# Ein anderer Weg
 
c = Context.new(StrategyC.new)
c.execute
# Noch ein anderer Weg

Python[Bearbeiten]

class Context(object):
    def __init__(self, strategy):
        self.strategy = strategy
 
    def execute(self, a, b):
        return self.strategy.execute(a, b)
 
 
class AddStrategy(object):
    def execute(self, a, b):
        return a + b
 
 
class SubtractStrategy(object):
    def execute(self, a, b):
        return a - b
 
 
context = Context(AddStrategy())
print('4 + 3 =', context.execute(4, 3))
# 4 + 3 = 7
 
context.strategy = SubtractStrategy()
print('4 - 3 =', context.execute(4, 3))
# 4 - 3 = 1

Verwandte Entwurfsmuster[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides: Entwurfsmuster. 5 Auflage. Addison-Wesley, 1996, ISBN 3-8273-1862-9, S. 373.