設(shè)計模式之概述

參考資料:菜鳥教程之設(shè)計模式

設(shè)計模式概述

設(shè)計模式(Design pattern)代表了最佳的實踐,通常被有經(jīng)驗的面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)人員所采用。設(shè)計模式是軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)過程中面臨的一般問題的解決方案。這些解決方案是眾多軟件開發(fā)人員經(jīng)過相當(dāng)長的一段時間的試驗和錯誤總結(jié)出來的。
設(shè)計模式是一套被反復(fù)使用、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過分類的、代碼設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)。

使用設(shè)計模式的目的

為了代碼可重用性、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。 設(shè)計模式使代碼編寫真正工程化;設(shè)計模式是軟件工程的基石脈絡(luò),如同大廈的結(jié)構(gòu)一樣。

提出者

設(shè)計模式是由GOF(四人幫,Gang of Four)提出的。
在 1994 年,由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名為 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software(中文譯名:設(shè)計模式 - 可復(fù)用的面向?qū)ο筌浖兀?的書,該書首次提到了軟件開發(fā)中設(shè)計模式的概念。
四位作者合稱 GOF(四人幫,全拼 Gang of Four)。他們所提出的設(shè)計模式主要是基于以下的面向?qū)ο笤O(shè)計原則:

  • 對接口編程而不是對實現(xiàn)編程(依賴倒置原則)
  • 優(yōu)先使用對象組合而不是繼承(合成復(fù)用原則)

設(shè)計模式的使用

設(shè)計模式在軟件開發(fā)中的兩個主要用途。

開發(fā)人員的共同平臺

設(shè)計模式提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語系統(tǒng),且具體到特定的情景。例如,單例設(shè)計模式意味著使用單個對象,這樣所有熟悉單例設(shè)計模式的開發(fā)人員都能使用單個對象,并且可以通過這種方式告訴對方,程序使用的是單例模式。

最佳的實踐

設(shè)計模式已經(jīng)經(jīng)歷了很長一段時間的發(fā)展,它們提供了軟件開發(fā)過程中面臨的一般問題的最佳解決方案。學(xué)習(xí)這些模式有助于經(jīng)驗不足的開發(fā)人員通過一種簡單快捷的方式來學(xué)習(xí)軟件設(shè)計。

設(shè)計模式的類型

根據(jù)設(shè)計模式的參考書Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software(中文譯名:設(shè)計模式 - 可復(fù)用的面向?qū)ο筌浖兀?/strong> 中所提到的,總共有23 種設(shè)計模式。這些模式可以分為三大類:創(chuàng)建型模式(Creational Patterns)、結(jié)構(gòu)型模式(Structural Patterns)、行為型模式(Behavioral Patterns)。

下面用一個圖片來整體描述一下設(shè)計模式之間的關(guān)系:

設(shè)計模式之間的關(guān)系.png

設(shè)計原則

S.O.L.I.D


1、單一職責(zé)原則(SRP:Single Responsibility Principle)

修改一個類的原因應(yīng)該只有一個。

所謂類變化的原因是指類的職責(zé)。如果一個類有多于一個的動機(jī)被改變,那么這個類就具有多于一個的職責(zé)。而單一職責(zé)原則就是指一個類或者模塊應(yīng)該有且只有一個改變的原因。換句話說就是讓一個類只負(fù)責(zé)一件事,當(dāng)這個類需要做過多事情的時候,就需要分解這個類。
因為如果一個類承擔(dān)的職責(zé)過多,就等于把這些職責(zé)耦合在了一起,一個職責(zé)的變化可能會削弱這個類完成其它職責(zé)的能力。這種耦合會導(dǎo)致脆弱的設(shè)計,此原則的核心就是解耦和增強(qiáng)內(nèi)聚性

2、開閉原則(OCP:Open Close Principle)

類應(yīng)該對擴(kuò)展開放,對修改關(guān)閉。

擴(kuò)展就是添加新功能的意思,因此該原則要求在添加新功能時不需要修改代碼。
符合開閉原則最典型的設(shè)計模式是裝飾器模式,它可以動態(tài)地將責(zé)任附加到對象上,而不用去修改類的代碼。

3、里氏代換原則(LSP:Liskov Substitution Principle)

子類對象必須能夠替換掉所有父類對象。

里氏代換原則是面向?qū)ο笤O(shè)計的基本原則之一。LSP 是繼承復(fù)用的基石,只有當(dāng)派生類可以替換掉基類,且軟件單位的功能不受到影響時,基類才能真正被復(fù)用,而派生類也能夠在基類的基礎(chǔ)上增加新的行為。繼承是一種 IS-A 關(guān)系,子類需要能夠當(dāng)成父類來使用,并且需要比父類更特殊。如果不滿足這個原則,那么各個子類的行為上就會有很大差異,增加繼承體系的復(fù)雜度。

4、接口隔離原則(ISP:Interface Segregation Principle)

使用多個專門的接口比使用單一的總接口要好。

它還有另外一個意思是:一旦一個接口太大,則需要將它分割成一些更細(xì)小的接口,使用該接口的客戶僅需知道與之相關(guān)的接口即可。由此可見,其實設(shè)計模式就是從大型軟件架構(gòu)出發(fā)、便于升級和維護(hù)的軟件設(shè)計思想,它強(qiáng)調(diào)降低依賴,降低耦合。

5、依賴倒置原則(DIP:Dependence Inversion Principle)

高層模塊不應(yīng)該依賴于低層模塊,二者都應(yīng)該依賴于抽象;
抽象不應(yīng)該依賴于細(xì)節(jié),細(xì)節(jié)應(yīng)該依賴于抽象。

高層模塊包含一個應(yīng)用程序中重要的策略選擇和業(yè)務(wù)模塊,如果高層模塊依賴于低層模塊,那么低層模塊的改動就會直接影響到高層模塊,從而迫使高層模塊也需要改動。程序要依賴于抽象接口,不要依賴于具體實現(xiàn)。

依賴于抽象意味著:

  • 任何變量都不應(yīng)該持有一個指向具體類的指針或者引用;
  • 任何類都不應(yīng)該從具體類派生;
  • 任何方法都不應(yīng)該覆寫它的任何基類中的已經(jīng)實現(xiàn)的方法。

其他常用原則

1、迪米特法則(LOD:The Law of Demeter)

又稱最少知道原則,即“不要和陌生人說話”。是指:一個實體應(yīng)當(dāng)盡量少地與其他實體之間發(fā)生相互作用,使得系統(tǒng)功能模塊相對獨立。

2、合成復(fù)用原則(CRP:Composite Reuse Principle)

盡量使用對象組合,而不是通過繼承來達(dá)到復(fù)用的目的。

3、共同封閉原則(CCP:The Common Closure Principle)

一起修改的類,應(yīng)該組合在一起(同一個包里)。如果必須修改應(yīng)用程序里的代碼,我們希望所有的修改都發(fā)生在一個包里(修改關(guān)閉),而不是遍布在很多包里。

4、穩(wěn)定抽象原則(SAP:The Stable Abstractions Principle)

最穩(wěn)定的包應(yīng)該是最抽象的包,不穩(wěn)定的包應(yīng)該是具體的包,即包的抽象程度跟它的穩(wěn)定性成正比。

5、穩(wěn)定依賴原則(SDP:The Stable Dependencies Principle)

包之間的依賴關(guān)系都應(yīng)該是穩(wěn)定方向依賴的,包要依賴的包要比自己更具有穩(wěn)定性。

下面三篇文章,通過Java實例來總結(jié)常用的設(shè)計模式:

設(shè)計模式之創(chuàng)建型模式
設(shè)計模式之結(jié)構(gòu)型模式
設(shè)計模式之行為型模式

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