设计模式总述

在人生的道路上,不管是潇洒走一回,或者是千山独行,皆须是自己想走的路,虽然,有的人并不是很快就能找到自己的方向和道路,不过,只要坚持到底,我相信,就一定可以找到自己的路,只要找到路,就不必怕路途遥远了。

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设计模式

1.概述

  • 设计模式(Design Pattern)是前人对代码开发经验的总结,是解决特定问题的一系列套路。不是语法规定,而是一套用来提高代码可复用性,可维护性,可读性,稳健性以及安全性的解决方案
  • 1995年,Gof(四人帮,简称GoF)合作出版《设计模式:可复用面向对象热软件的基础》一书,收录了23种设计模式,从此树立了软件设计模式的里程碑,称为GoF设计模式。
  • 算法不是设计模式,因为算法致力于解决问题而非设计问题
1.1 GoF23
  • 一种思维,一种态度,一种进步

  • 创建模式:创建/使用分离

抽象工厂模式(Abstract Factory) ,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。

生成器模式 (Builder),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。

工厂方法模式(Factory Method) ,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。

原型模式 (Prototype) ,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。

单例模式(Singleton),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。

  • 结构模式:从程序的结构上实现松耦合,从而可以扩大整体的类结构,用来解决更大的问题

适配器模式 (Adapter) ,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。

桥接模式(Bridge) ,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。

组合模式(Composite) ,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。

容器模式

修饰模式 (Decorator) ,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。

扩展性模式

外观模式

享元模式

管道与过滤器模式

代理模式(Proxy) ,为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

  • 行为模式:类之间如何相互协作来完成单个类无法完成的功能,各自分配职责

责任链模式 (Chain of Responsibility) ,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。

命令模式 (Command) ,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。

柯里化模式

事件监听器模式

解释器模式

迭代器模式

中介者模式

备忘录模式 (Memento) ,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。

观察者模式(Observer) ,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。

状态模式 (State) ,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。

策略模式 (Strategy) ,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。

模板方法模式

访问者模式 (Visitor),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。

层次访问者模式

  • 并发模式

模式 Action at a distance

模式 Balking

模式 Guarded suspension

模式 Scheduler

模式 Read write lock

模式 Double checked locking

模式 Disable job requests while running job

  • 实时模式

模式 Scheduled task

模式 User interface

模式 Disable job requests while running job

  • 其他

模型—视图—控制器模式

1.2 意义
  • 设计模式本质是面向对象设计原则的实际运用,是对类的封装性、多态、继承以及类关联关系和组合关系的充分理解
  • 设计模式通常描述了一组相互紧密作用的类与对象。设计模式提供一种讨论软件设计的公共语言,使得熟练设计者的设计经验可以被初学者和其他设计者掌握。设计模式还为软件重构提供了目标。
  • 正确使用设计模式的优点:

提高程序员的思维能力,编程能力,设计能力

使程序设计更加标准化、代码编制更加工程化,软件开发效率大大提高,缩短软件开发周期

设计代码的可复用性高,可读性强,可维护性强,可靠性高,灵活性好。

1.3.设计模式要素
  • 设计模式使人们可以更加简单方便地复用成功的设计和体系结构。将已证实的技术表述成设计模式也会使新系统开发者更加容易理解其设计思路。

  • 模式名称

一个助记名,它用一两个词来描述模式的问题、解决方案和效果。命名一个新的模式增加了我们的设计词汇。设计模式允许我们在较高的抽象层次上进行设计。基于一个模式词汇表,我们自己以及同事之间就可以讨论模式并在编写文档时使用它们。模式名可以帮助我们思考,便于我们与其他人交流设计思想及设计结果。找到恰当的模式名也是我们设计模式编目工作的难点之一。

  • 问题

描述问题存在的前因后果,它可能描述了特定的设计问题,如怎样用对象表示算法等。也可能描述了导致不灵活设计的类或对象结构。有时候,问题部分会包括使用模式必须满足的一系列先决条件。

  • 解决方案

描述了设计的组成成分,它们之间的相互关系及各自的职责和协作方式。因为模式就像一个模板,可应用于多种不同场合,所以解决方案并不描述一个特定而具体的设计或实现,而是提供设计问题的抽象描述和怎样用一个具有一般意义的元素组合(类或对象组合)来解决这个问题。

  • 效果:优缺点

描述了模式应用的效果及使用模式应权衡的问题。尽管我们描述设计决策时,并不总提到模式效果,但它们对于评价设计选择和理解使用模式的代价及好处具有重要意义。软件效果大多关注对时间和空间的衡量,它们也表述了语言和实现问题。因为复用是面向对象设计的要素之一,所以模式效果包括它对系统的灵活性、扩充性或可移植性的影响,显式地列出这些效果对理解和评价这些模式很有帮助。

1.4 OOP7大模式原则
  • 总纲:开-闭原则:就是说模块应对扩展开放,而对修改关闭
  • 里氏代换原则:如果调用的是父类的话,那么换成子类也完全可以运行。(超类中的性质在子类中依然成立)里氏代换原则是继承复用的一个基础。Java编译程序会检查程序是否符合里氏代换原则。还记得java继承的一个原则吗? 子类override方法的访问权限不能小于父类对应方法的访问权限。
  • 合成复用原则:就是先用组成或聚合等关联关系来实现,其次才用继承。(例如:人包含身体各部位,猫继承动物,动物非猫组成)
  • 依赖倒转原则:在Java中,应尽量针对Interface编程,而非实现类。这样,更换子类不会影响调用它方法的代码。要让各个类尽可能少的跟别人联系,扩展性和维护性才能提高。抽象不依赖细节,细节依赖抽象

反例: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

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

  • 接口隔离原则:给各个类建立他们需要的专用接口(接口限定其协议职责范围)。

  • 单一职责原则:控制类的粒度大小,将对象解耦,提高其内聚性(具体的实现类、方法职责)

  • 迪米特法则(最小知识原则):一个软件实体应当尽可能的少与其他实体发生相互作用。每一个软件单位对其他软件单位都只有最少的知识,而且局限于那些与本单位密切相关的软件单位。

**问题:**迪米特法则不希望类之间建立直接的联系。如果有真的需要建立联系的,也希望能通过他的友元类来转达。因此,应用迪米特法则有可能造成一个后果就是:系统中存在大量的中介类,这些类之所以存在完全是为了传递类之间的相互关系,这在一定程度上增加了系统的复杂度。

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