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什么是设计模式

设计模式是指控件在页面设计器中呈现时运行的代码,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。它是解决特定问题的一系列套路,是前辈们的代码设计经验的总结,具有一定的普遍性,可以反复使用。

一、设计模式的概念

设计模式(Design pattern) 是解决软件开发某些特定问题而提出的一些解决方案也可以理解成解决问题的一些思路。通过设计模式可以帮助我们增强代码的可重用性、可扩充性、 可维护性、灵活性好。我们使用设计模式最终的目的是实现代码的高内聚和低耦合。

设计模式代表了优异的实践,通常被有经验的面向对象的软件开发人员所采用。设计模式是软件开发人员在软件开发过程中面临的一般问题的解决方案。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的。

二、设计模式三大类

1、创建型模式(Creational Patterns)

创建型模式(都是用来帮助我们创建对象的),这些设计模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式,而不是使用 new 运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。主要包括:

  • 单例模式(Singleton Pattern):保证一个类仅有一个对象,并提供一个访问它的全局访问点。
  • 工厂模式(Factory Pattern):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,FactoryMethod使一个类的实例化延迟到其子类。
  • 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern):提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无需指定它们的具体类。
  • 建造者模式(Builder Pattern):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。
  • 原型模式(Prototype Pattern):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。

2、结构型模式(Structural Patterns)

这些设计模式关注类和对象的组合。继承的概念被用来组合接口和定义组合对象获得新功能的方式。主要包括:

  • 适配器模式(Adapter Pattern):将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。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 Pattern):将抽象部分与它的实现部分分离,使他们都可以独立地变化。
  • 装饰模式(Decorator Pattern):动态地给一个对象添加一些额外的职责。就扩展功能而言,Decorator模式比生成子类的方式更为灵活。
  • 组合模式(Composite Pattern):将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite 使得客户对单个对象和复合对象的使用具有一致性。
  • 外观模式(Facade Pattern):为子系统中的一组接口提供一个一致的接口。Façade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。
  • 享元模式(Flyweight Pattern):运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
  • 代理模式(Proxy Pattern):为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

3、行为型模式(Behavioral Patterns)

这些设计模式特别关注对象之间的通信。主要包括:

  • 模版方法模式(Template Pattern):定义一个操作中的算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类。TemplateMethod 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。
  • 命令模式(Command Pattern):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。
  • 迭代器模式(Iterator Pattern):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。
  • 观察者模式(Observer Pattern):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。
  • 中介者模式(Mediator Pattern):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示地相互引用,从而使其耦合松散,而且可以独立地改变它们之间的交互。
  • 备忘录模式(Memento Pattern):在不破坏封装性的前提下,捕获一个对象的内部状态,并在该对象之外保持该状态,这样以后就可以将该对象恢复到保存的状态。
  • 解释器模式(Interpreter Pattern):定义一个语言,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。
  • 状态模式(State Pattern):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 Pattern):定义一系列的算法,把它们一个个封装起来,并且使他们可相互替换。本模式使得算法的变化可以独立于使用它的客户。
  • 责任链模式(Chain of Responsibility Pattern):为解除请求的发送者和接收者之间的耦合,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,直到有对象处理它。
  • 访问者模式(Visitor Pattern):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类别的前提下定义作用于这些元素的新操作。

三、设计模式的原则

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、合成/聚合复用: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。面向对象是要把波动限制在尽量小的范围。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。理解了这些原则,再看设计模式,只是在具体问题上怎么实现这些原则而已。

6、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。

延伸阅读1:设计模式的类别

  • 类模式:用于处理类与子类之间的关系,这些关系通过继承来建立,是静态的,在编译时刻便确定下来了。
  • 对象模式:用于处理对象之间的关系,这些关系可以通过组合或聚合来实现,在运行时刻是可以变化的,更具动态性。
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