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Java 策略模式與簡單工廠模式組合實戰：圖片保存格式動態選擇

編輯：Java 程式設計入門

前言

策略模式定義一系列算法，封裝每一個，使它們可互換。配合簡單工廠模式，可根據運行時條件動態選擇具體策略。本文以「圖片保存格式選擇」為例，演示策略接口定義、多種實現、工廠選擇、客戶端調用的完整流程。

核心角色

角色	類名	職責
Strategy 接口	ImageSaver	定義統一的 `save()` 契約
ConcreteStrategy	GifSaver, JpegSaver, PngSaver	實現具體保存邏輯
Factory	SaverFactory	根據類型字符串創建策略實例
Context/Client	ImageProcessor	持有策略引用，委託執行

完整代碼實現

package com.example.pattern;

// ========== 1. 策略接口 ==========
public interface ImageSaver {
    /**
     * 保存圖片
     * @param imageData 圖片二進制數據
     * @param destPath  目標文件路徑
     */
    void save(byte[] imageData, String destPath) throws IOException;
}

// ========== 2. 具體策略實現 ==========
/** GIF 格式保存 */
public class GifSaver implements ImageSaver {
    @Override
    public void save(byte[] imageData, String destPath) throws IOException {
        // 實際項目中使用 ImageIO 或第三方庫
        Files.write(Paths.get(destPath), imageData);
        System.out.println("[GIF] 圖片已保存至：" + destPath);
    }
}

/** JPEG 格式保存（支持質量參數） */
public class JpegSaver implements ImageSaver {
    private final float quality; // 0.0f - 1.0f
    
    public JpegSaver(float quality) {
        this.quality = Math.max(0.1f, Math.min(1.0f, quality));
    }
    
    @Override
    public void save(byte[] imageData, String destPath) throws IOException {
        // 這裡演示邏輯，實際需用 ImageWriter 設置壓縮質量
        Files.write(Paths.get(destPath), imageData);
        System.out.printf("[JPEG] 質量 %.0f%% 保存至：%s%n", quality * 100, destPath);
    }
}

/** PNG 格式保存（無損壓縮） */
public class PngSaver implements ImageSaver {
    @Override
    public void save(byte[] imageData, String destPath) throws IOException {
        Files.write(Paths.get(destPath), imageData);
        System.out.println("[PNG] 無損保存至：" + destPath);
    }
}

// ========== 3. 策略工廠（簡單工廠 + 註冊表模式） ==========
public class SaverFactory {
    // 策略註冊表：類型 -> 實例供應商（支持延遲創建、參數化）
    private static final Map> REGISTRY = new ConcurrentHashMap<>();
    
    static {
        // 默認註冊
        register("gif", GifSaver::new);
        register("jpeg", () -> new JpegSaver(0.9f)); // 默認 90% 質量
        register("jpg", () -> new JpegSaver(0.9f));
        register("png", PngSaver::new);
        register("webp", () -> new WebpSaver(0.8f)); // 擴展示例
    }
    
    /** 註冊自定義策略（開放擴展） */
    public static void register(String type, Supplier supplier) {
        REGISTRY.put(type.toLowerCase(), supplier);
    }
    
    /** 獲取策略實例 */
    public static ImageSaver getSaver(String type) {
        Supplier supplier = REGISTRY.get(type.toLowerCase());
        if (supplier == null) {
            throw new IllegalArgumentException("不支持的圖片格式：" + type + 
                "，支持列表：" + REGISTRY.keySet());
        }
        return supplier.get(); // 每次獲取新實例（無狀態可共享單例）
    }
    
    /** 獲取所有支持格式 */
    public static Set getSupportedFormats() {
        return Collections.unmodifiableSet(REGISTRY.keySet());
    }
}

// ========== 4. 新增格式示例：WebP ==========
class WebpSaver implements ImageSaver {
    private final float quality;
    WebpSaver(float q) { this.quality = q; }
    @Override public void save(byte[] data, String path) throws IOException {
        Files.write(Paths.get(path), data);
        System.out.printf("[WebP] 質量 %.0f%% 保存至：%s%n", quality * 100, path);
    }
}

// ========== 5. 上下文/客戶端使用 ==========
public class ImageProcessor {
    private ImageSaver currentSaver;
    
    public void setFormat(String format) {
        this.currentSaver = SaverFactory.getSaver(format);
    }
    
    public void saveImage(byte[] imageData, String outputPath) throws IOException {
        if (currentSaver == null) {
            throw new IllegalStateException("未設置保存格式，請先調用 setFormat()");
        }
        currentSaver.save(imageData, outputPath);
    }
    
    // ========== 測試主方法 ==========
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ImageProcessor processor = new ImageProcessor();
        byte[] dummyData = "模擬圖片數據".getBytes();
        
        // 用戶選擇 GIF
        processor.setFormat("gif");
        processor.saveImage(dummyData, "output/image.gif");
        
        // 用戶選擇 JPEG（高質量）
        processor.setFormat("jpeg");
        processor.saveImage(dummyData, "output/photo.jpg");
        
        // 用戶選擇 PNG
        processor.setFormat("png");
        processor.saveImage(dummyData, "output/screenshot.png");
        
        // 動態註冊新格式（插件化擴展）
        SaverFactory.register("avif", () -> new AvifSaver());
        processor.setFormat("avif");
        processor.saveImage(dummyData, "output/nextgen.avif");
        
        System.out.println("\n支持格式：" + SaverFactory.getSupportedFormats());
    }
}

// ========== 6. 假設的 AVIF 策略（展示擴展性） ==========
class AvifSaver implements ImageSaver {
    @Override public void save(byte[] data, String path) throws IOException {
        Files.write(Paths.get(path), data);
        System.out.println("[AVIF] 新一代格式保存至：" + path);
    }
}

運行輸出


[GIF] 圖片已保存至：output/image.gif
[JPEG] 質量 90% 保存至：output/photo.jpg
[PNG] 無損保存至：output/screenshot.png
[AVIF] 新一代格式保存至：output/nextgen.avif

支持格式：[gif, jpeg, jpg, png, webp, avif]

設計優勢分析

1. 開閉原則 (OCP)

新增格式只需實現 ImageSaver 並註冊，無需修改現有代碼
工廠使用 Supplier 延遲創建，支持參數化構造（如 JPEG 質量）

2. 單一職責原則 (SRP)

每個 Saver 只關心特定格式邏輯
工廠只負責實例化決策
Processor 只負責業務流程編排

3. 運行時動態切換

// 根據用戶選擇、文件擴展名、配置文件動態決定
String format = detectFormatFromUserSelection(); // 或 fileExt, 或 config
processor.setFormat(format);
processor.saveImage(data, path);

4. 測試友好

可輕松 Mock ImageSaver 測試 Processor 邏輯
每個 Saver 可獨立單元測試

進階擴展方向

1. 策略參數化配置

// 支持運行時參數
public class ParametricJpegSaver implements ImageSaver {
    private final float quality;
    private final boolean progressive;
    
    public ParametricJpegSaver(float quality, boolean progressive) { ... }
    
    // 工廠註冊時綁定參數
    SaverFactory.register("jpeg-high", () -> new ParametricJpegSaver(0.95f, true));
    SaverFactory.register("jpeg-web", () -> new ParametricJpegSaver(0.75f, false));

2. Spring 整合：策略作為 Bean

@Component
public class SpringSaverFactory {
    private final Map savers = new HashMap<>();
    
    @Autowired
    public SpringSaverFactory(List savers) {
        savers.forEach(s -> this.savers.put(s.getFormat(), s));
    }
    // ...
}

@Component("gifSaver") @Qualifier("gif") class GifSaverImpl implements ImageSaver { ... }

3. 責任鏈模式組合：格式回退

// 嘗試 WebP → 不支持則回退 JPEG → 最後 PNG
public class FallbackSaver implements ImageSaver {
    private final List chain = List.of(new WebpSaver(), new JpegSaver(0.8f), new PngSaver());
    // save() 依次嘗試...
}