软件设计模式(概念理解学习)

  发布日期:   2017-06-01
  最新修改:   2020-04-01
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概述


  • 设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的;设计模式使代码编制真正工程化;设计模式是软件工程的基石脉络,如同大厦的结构一样。 设计框架

  • 可复用面向对象软件系统一般划分为两大类:应用程序工具箱和框架(Framework),我们平时开发的具体软件都是应用程序,Java的API属于工具箱;而框架是构成一类特定软件可复用设计的一组相互协作的类,EJB(EnterpriseJavaBeans)是Java应用于企业计算的框架。 框架通常定义了应用体系的整体结构类和对象的关系等等设计参数,以便于具体应用实现者能集中精力于应用本身的特定细节。框架主要记录软件应用中共同的设计决策,框架强调设计复用,因此框架设计中必然要使用设计模式。

  • 另外,设计模式有助于对框架结构的理解,成熟的框架通常使用了多种设计模式,如果你熟悉这些设计模式,毫无疑问,你将迅速掌握框架的结构,我们一般开发者如果突然接触EJB、Spring等框架,会觉得特别难学、难掌握,那么转而先掌握设计模式,无疑是给了你剖析EJB或J2EE系统的一把利器。

设计原则


  • 为什么要提倡“Design Pattern呢?根本原因是为了代码复用,增加可维护性。那么怎么才能实现代码复用呢?面向对象有几个原则:开闭原则(Open Closed Principle,OCP)、里氏代换原则(Liskov Substitution Principle,LSP)、依赖倒转原则(Dependency Inversion Principle,DIP)、接口隔离原则(Interface Segregation Principle,ISP)、合成/聚合复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP)、最小知识原则(Principle of Least Knowledge,PLK,也叫迪米特法则)。开闭原则具有理想主义的色彩,它是面向对象设计的终极目标。其他几条,则可以看做是开闭原则的实现方法。 设计模式就是实现了这些原则,从而达到了代码复用、增加可维护性的目的。
开闭原则
  • 此原则是由Bertrand Meyer提出的。原文是:“Software entities should be open for extension,but closed for modification”。就是说模块应对扩展开放,而对修改关闭。模块应尽量在不修改原(是“原”,指原来的代码)代码的情况下进行扩展。

  • 里氏代换原则

里氏代换原则是由Barbara Liskov提出的。如果调用的是父类的话,那么换成子类也完全可以运行。 可以说:里氏代换原则是继承复用的一个基础。

  • 依赖倒转原则

抽象不应该依赖于细节,细节应当依赖于抽象。 要针对接口编程,而不是针对实现编程。 传递参数,或者在组合聚合关系中,尽量引用层次高的类。 主要是在构造对象时可以动态的创建各种具体对象,当然如果一些具体类比较稳定,就不必在弄一个抽象类做它的父类,这样有画蛇添足的感觉

  • 合成/聚合复用原则

合成/聚合复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP)经常又叫做合成复用原则。合成/聚合复用原则就是在一个新的对象里面使用一些已有的对象,使之成为新对象的一部分;新的对象通过向这些对象的委派达到复用已有功能的目的。它的设计原则是:要尽量使用合成/聚合,尽量不要使用继承。 就是说要少用继承,多用合成关系来实现。我曾经这样写过程序:有几个类要与数据库打交道,就写了一个数据库操作的类,然后别的跟数据库打交道的类都继承这个。结果后来,我修改了数据库操作类的一个方法,各个类都需要改动。“牵一发而动全身”!面向对象是要把波动限制在尽量小的范围。

  • 接口隔离原则

    定制服务的例子,每一个接口应该是一种角色,不多不少,不干不该干的事,该干的事都要干。

  • 最少知识原则

    也叫迪米特法则。不要和陌生人说话,即一个对象应对其他对象有尽可能少的了解。

设计模式分为三种类型,共23种。


  • 创建型模式:单例模式、抽象工厂模式、建造者模式、工厂模式、原型模式。
  • 结构型模式:适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
  • 行为型模式:模版方法模式、命令模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式、状态模式、策略模式、职责链模式、访问者模式。
  • Abstract Factory(抽象工厂模式):提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无需指定它们具体的类。
  • Adapter(适配器模式):将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。
  • Bridge(桥接模式):将抽象部分与它的实现部分分离,使它们都可以独立地变化。
  • Builder(建造者模式):将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
  • Chain of Responsibility(职责链模式):为解除请求的发送者和接收者之间耦合,而使多个对象都有机会处理这个请求。将这些对象连成一条链,并沿着这条链传递该请求,直到有一个对象处理它。
  • Command(命令模式):将一个请求封装为一个对象,从而使你可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或记录请求日志,以及支持可取消的操作。
  • Composite(组合模式):将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。它使得客户对单个对象和复合对象的使用具有一致性。
  • Decorator(装饰模式):动态地给一个对象添加一些额外的职责。就扩展功能而言, 它比生成子类方式更为灵活。
  • Facade(外观模式):为子系统中的一组接口提供一个一致的界面,Facade模式定义了一个高层接口,这个接口使得这一子系统更加容易使用。
  • Factory Method(工厂模式):定义一个用于创建对象的接口,让子类决定将哪一个类实例化。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。
  • Flyweight(享元模式):运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
  • Interpreter(解析器模式):给定一个语言, 定义它的文法的一种表示,并定义一个解释器, 该解释器使用该表示来解释语言中的句子。
  • Iterator(迭代器模式):提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素,而又不需暴露该对象的内部表示。
  • Mediator(中介模式):用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用,从而使其耦合松散,而且可以独立地改变它们之间的交互。
  • Memento(备忘录模式):在不破坏封装性的前提下,捕获一个对象的内部状态,并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到保存的状态。
  • Observer(观察者模式):定义对象间的一种一对多的依赖关系,以便当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并自动刷新。
  • Prototype(原型模式):用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。
  • Proxy(代理模式):为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。
  • Singleton(单例模式):保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。 单例模式是最简单的设计模式之一,但是对于Java的开发者来说,它却有很多缺陷。在九月的专栏中,David Geary探讨了单例模式以及在面对多线程(multi-threading)、类装载器(class loaders)和序列化(serialization)时如何处理这些缺陷。
  • State(状态模式):允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它所属的类。
  • Strategy(策略模式):定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。本模式使得算法的变化可独立于使用它的客户。
  • Template Method(模板方法模式):定义一个操作中的算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类中。Template Method使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。
  • Visitor(访问者模式):表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

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