第21条：用函数对象表示策略

有些语言支持函数指针（function pointer）、代理（delegate）、lambda表达式（lambda expression），或者支持类似的机制，允许程序把“调用特殊函数的能力”存储起来并传递这种的能力。这种机制通常允许函数的调用者通过传入第二个函数，来指定自己的行为。例如，C语言标准库中的qsort函数要求用一个指向comparator（比较器）函数的指针作为参数，它用这个函数来比较待排序的元素。比较器函数有两个参数，都是指向元素的指针。如果第一个参数所指的元素小于第二个参数所指的元素，则返回一个负整数；如果两个元素相等则返回零；如果第一个参数所指的元素大于第二个参数所指的元素，则返回一个正整数。通过传递不同的比较器函数，就可以获得各种不同的排列顺序。这正是策略（Strategy）模式[Gamma，p.315]的一个例子。比较器函数代表一种为元素排序的策略。

Java没有提供函数指针，但是可以用对象引用实现同样的功能。调用对象上的方法通常是执行该对象（that object）上的某项操作。然而，我们也可能定义这样一种对象，它的方法执行其他对象（other objects）（这些对象被显式传递给这些方法）上的操作。如果一个类仅仅导出这样的一个方法，它的实例实际上就等同于一个指向该方法的指针。这样的实例被称为函数对象（function object）。例如，考虑下面的类：

class StringLengthComparator {
    public int compare(String s1, String s2) {
        return s1.length() - s2.length();
    }
}

这个类导出一个带两个字符串参数的方法，如果第一个字符串的长度比第二个的短，则返回一个负整数；如果两个字符串的长度相等，则返回零；如果第一个字符串比第二个的长，则放回一个正整数。这个方法是一个比较器，它根据长度来给字符串排序，而不是根据更常用的字典顺序。指向StringLengthComparator对象的引用可以被当作是一个指向该比较器的“函数指针（function pointer）”，可以在任意一对字符串上被调用。换句话说，StringLengthComparator实例是用于字符串比较操作的具体策略（concrete strategy）。

作为典型的具体策略类，StringLengthComparator类是无状态的（stateless）：它没有域，所以，这个类的所有实例在功能上都是相互等价的。因此，它作为一个 Singleton 是非常合适的，可以节省不必要的对象创建开销（见第3条和第5条）：

class StringLengthComparator {
    private StringLengthComparator() { }
    public static final StringLengthComparator
        INSTANCE = new StringLengthComparator();
    public int compare(String s1, String s2) {
        return s1.length() - s2.length();
    }
}

为了把StringLengthComparator实例传递给方法，需要适当的参数类型。使用StringLengthComparator并不好，因为客户端将无法传递任何其他的比较策略。相反，我们需要定义一个Comparator接口，并修改StringLengthComparator来实现这个接口。换句话说，我们在设计具体的策略类时，还需要定义一个策略接口（strategy interface），如下所示：

// Strategy interface
public interface Comparator<T> {
    public int compare(T t1, T t2);
}

Comparator接口的这个定义碰巧也出现在java.util包中，但是这并不神奇；你自己也完全可以定义它。Comparator接口是泛型（见第26条）的，因此它适合作为除字符串之外的其他对象的比较器。它的compare方法的两个参数类型为T（它正常的参数类型），而不是String。只要前面所示的StringLengthComparator类要这么做，就可以用它实现Comparator<String>接口：

class StringLengthComparator implements Comparator<String> {
    ... // class body is identical to the one shown above
}

具体的策略类往往使用匿名类声明（见第22条）。下面的语句根据长度对一个字符串数组进行排序：

Arrays.sort(stringArray, new Comparator<String>() {
    public int compare(String s1, String s2) {
        return s1.length() - s2.length();
    }
});

但是注意，以这种方式使用匿名类时，将会在每次执行调用的时候创建一个新的实例。如果它被重复执行，考虑将函数对象存储到一个私有的静态final域里，并重用它。这样做的另一种好处是，可以为这个函数对象取一个有意义的域名称。

因为策略接口被用作所有具体策略实例的类型，所以我们并不需要为了导出具体策略，而把具体策略类做成公有的。相反，“宿主类（host class）”还可以导出公有的静态域（或者静态工厂方法），其类型为策略接口，具体的策略类可以是宿主类的私有嵌套类。下面的例子使用静态成员类，而不是匿名类，以便允许具体的策略类实现第二个接口Serializable：

// Exporting a concrete strategy
class Host {
    private static class StrLenCmp
            implements Comparator<String>, Serializable {
        public int compare(String s1, String s2) {
            return s1.length() - s2.length();
        }
    }

    // Returned comparator is serializable
    public static final Comparator<String>
        STRING_LENGTH_COMPARATOR = new StrLenCmp();

    ... // Bulk of class omitted
}

String类利用这种模式，通过它的CASE_INSENSITIVE_ORDER域，导出一个不区分大小写的字符串比较器。

简而言之，函数指针的主要用途就是实现策略（Strategy）模式。为了在Java中实现这种模式，要声明一个接口来表示该策略，并且为每个具体策略声明一个实现了该接口的类。当一个具体策略只被使用一次时，通常使用匿名类来声明和实例化这个具体策略类。当一个具体策略类是设计用来重复使用的时候，它的类通常就要被实现为私有的静态成员类，并通过公有的静态final域被导出，其类型为该策略接口。