常用设计模式

布满荆棘的人生 2022-06-13 00:21 204阅读 0赞

常用设计模式

**原则、法则：**

一、**单一职责原则：**就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。

如果一个类承担的职责过多，就等于把这些职责耦合到一起，一个职责的变化可能会消弱或抑制这个类完成其他职责的能力。这种耦合会导致脆弱的设计，当发生变化时，设计会遭受到意想不到的破坏。软件设计真正要做的许多内容，就是发现职责并把这些职责相互分离。如果能想到多余一个的动机去改变一个类，那么这个类就有多余一个的职责。

二、**开放封闭原则：**是说软件实体（类，模块，函数等）应该可以扩展，但是不能修改。

无论模块多么“封闭”，都会存在一些无法对之封闭的变化。既然不可能完全封闭，设计的人就必须对于你设计的模块应该对哪种变化封闭做出选择。你必须猜出最有可能发生的变化种类，然后构造抽象来隔离这些变化。

面对需求，对程序的改动是通过增加新代码，而不是改现有的代码。是这个原则的精神。

三、**依赖倒转原则：**

A.高层模块不应该依赖底层模块，两个都应该依赖抽象。B.抽象不应该依赖细节，细节应该依赖于抽象。

就是要针对接口编程，不要对实现编程。只要接口是稳定的，那么任何一个的更改都不

用担心其他的受影响。

**为什么依赖了接口和抽象类，就不怕更改？还有一个里氏代换原则。**

四、**里氏代换原则：**子类型必须能够替换掉他们的父类型。

一个软件实体如果使用的是一个父类的话，那么一定适用与其子类，而且它察觉不出

父对象和子对象的区别。就是说，在软件里面，把父类都替换成它的子类，程序的行为没有变化。

这个原则，使得继承复用成为可能，只有当子类可以替换掉父类，软件单位的功能不受影响时，父类才能真正被复用，而子类也能在父类的基础上增加新的行为。

由于子类型的可替换性才使得使用父类型的模块在无需修改的情况下就可以扩展。

依赖倒转可以说是面向对象设计的标志，用那种语言来写程序不重要，如果编写时考虑的都是如何针对抽象编程而不是针对细节编程，即程序中所有的依赖关系都是终止于抽象类或者接口，那就是面向对象的设计。

五、**迪米特法则：**如果两个类不必彼此直接通信，那么这两个类就不应该发生直接的相互作用，如果其中一个类需要调用另外一个类的某一个方法的话，可以通过第三者转发这个调用。

根本思想，是强调了类之间的松耦合，类之间耦合越弱，越利于复用，一个处在弱耦合的类被修改，不会对有关系的类造成波及。

六、**合成/聚合复用原则：**尽量使用合成/聚合，尽量不要使用类继承。

聚合表示一种弱的“拥有”关系，A包含B，但B不是A的一部分；合成表示一种强的

“拥有”关系，体现了严格的部分跟整体的拥有关系。

**创建型模式：**

一、 **简单工厂模式：**事例：计算器（加、减、乘、除）。解决的是如何去实例化对象的问题，就是说，到底要实例化谁，将来会不会增加实例化的对象，而且这里的增加是很容易变化的地方，应该考虑用一个单独的类来做这个创造实例的过程。

二、 **工厂方法模式：**定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化那个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

简单工厂vs工厂方法：简单工厂的最大优点在于工厂类中包含了必要的逻辑判断，根据客户端的选择条件动态实例化相关的类，对于客户端来说，去除了与具体产品的依赖。但是问题也在这里，如果增加功能就一定要在工厂类方法里加判断，修改了原有的类，违背了开放\-封闭原则。所以有了工厂方法模式。既然工厂类跟分支耦合，根据依赖倒转，把工厂类抽象出一个工厂抽象接口和多个生成对象的工厂，所以增加功能时，只要增加相应的功能类和相应的工厂就可以了。

三、 **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。

当有一个产品系列类时，用工厂方法，涉及多个产品系列时，用抽象工厂。

抽象工厂最大的好处是容易交换产品系列，由于具体工厂类，只在初始化时出现一次，这就使得改变一个应用的具体工厂变得很容易，只要改变具体工厂就可使用不同的产品配置。

还有，它让具体创建实例的过程与客户端分离，客户端通过他们的抽象接口操纵实例。

四、 **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。

好处就是使得建造代码与表示代码分离，由于建造者隐藏了该产品是如何组装的，所以要改变一个产品的内部表示，只要在定义一个具体的建造者就可以了。

这个模式是在当创建复杂对象的算法应该独立于该对象的组成部分，以及他们的装配方式时适用的模式。

五、 **单例模式：**保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问他的全局访问点。

构造方法让其private。

多线程时的单例，要加锁。双重锁定，先判断实例是否存在，不存在加锁处理。

静态初始化的方法，不需要考虑多线程环境下的安全问题，称之为饿汉式单例类。

**六、原型模式：**用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

其实就是从一个对象在创建另外一个可定制的对象，而且不需要知道任何创建细节。

浅复制，被复制对象的所有变量都含有与原来对象相同的值，而所有对其他对象的引用仍然指向原来的对象。

深复制，把引用对象的变量指向复制过的新对象，而不是原来的被引用的对象。

**结构型模式**

**一、****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。

系统的数据和行为都正确，但是接口不符时，应该考虑用适配器，目的是使控制范

围之外的一个原有对象与某个接口匹配，适配器模式主要应用于复用一些现存的类，但是接口又与复用环境不一致的情况。

想用一个已经存在的类，但如果他的接口，也就是他的方法和你的要求不相同时，应该考虑用适配器。

**二、****装饰模式：**动态的给一个对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，装饰模式比生成子类更灵活。

装饰模式是利用setComponent来对对象进行包装的，就是来装饰谁，这样每个装饰对

象的实现就和如果使用这个对象分离开了，每个装饰对象只关心自己的功能，不需要关心如果添加到对象链当中。

装饰模式是为已有功能动态添加更过功能的一种方式。

当系统需要新功能时，如果向旧的类中添加代码，会增加主类的复杂度，这些新加入的东西仅仅是为了满足一些只在特定情况下才会执行的特殊行为的需要。装饰模式提供了一个更好的方案，把每个要装饰的功能放在单独的类中，让这个类包装他要装饰的对象，因此，当需要执行特殊行为时，客户代码可以在运行时根据需要有选择地、按顺序地使用装饰功能包装对象了。

优点就是把类中的装饰功能从类中搬移去除，可以简化原有的类。有效的把类的核心职责和装饰功能区分开了，而且可以去除相关类中重复的装饰逻辑。

**三、****桥接模式：**将抽象部分跟他的实现部分分离，是他们都可以独立的变化。

抽象和实现分离，这并不是说，让抽象类和派生类分离，这没意义，其实就是实现系统

可能有多角度分类，每一种分类都可能有变化，那么就把这种多角度分离出来让他们独立变化，减少他们之间的耦合。

**四、****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，组合模式使用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

当发现需求中是体现部分与整体层次的结构时，及你希望用户可以忽略组合对象与当个对象的不同，统一地使用组合结构中的所有对象是，就应该考虑用组合模式了。

**五、****享元模式：**利用共享技术有效的利用大量细粒度的对象。

享元模式可以避免大量非常类似的开销，在程序设计中，有时需要生成大量细粒度的类

实例来表示数据，如果发现这些类实例除了几个参数外基本上都是相同的，就能够大幅度减少需要实例化的类的数量，如果把那些参数移到类实例的外面，在方法调用时把他们传进来，就可以通过共享大幅度减少当个实例的数目。

**六、****代理模式:**为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

1、  远程代理，也就是为一个对象在不同的地址空间提供局部代表，这样就可以隐藏一个对象存在于不同地址空间的事实。

2、  虚拟代理，根据需要创建开销很大的对象，通过它存放实例化需要很长时间的真实对象。

3、  安全代理，用来控制真实对象访问时的权限

4、  智能引用，当调用真实对象时，代理处理另外一些事。

**七、外观模式:**为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，此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。

什么时候用外观模式？1,设计初期，要有意识的将不同的层分离，层与层之间用外观模式；2、开发阶段，子系统往往因为不断重构二越来越复杂，增加外观可以提供一个简单的接口，减少他们之间的依赖；3,维护一个遗留的大系统时，为新系统开发一个外观类。

**行为型模式**

一、 **观察者模式：**定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，这个主题在状态发生变化时，会通知所有观察者对象，是他们能够自动更新自己。

当一个对象的改变需要同时改变其他对象时，而且不知道有多少对象有待改变，使用观

察者模式。

当一个抽象模型有两个方面，其中一方面依赖于另一方面，用观察者模式可以将两者封

装在独立的对象中使他们各自独立的改变和复用。

观察者模式所做的工作就是在解除耦合，让耦合的双方都依赖于抽象，而不是依赖于具体，从而使得各自的变化都不会影响另一边的变化。

二、 **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，模板方法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。

当我们要完成在某一个细节层次一致的一个过程或一系列步骤，但其个别步骤在更详细

的层次上的实现可能不同时，可以考虑模板方法模式处理。

当可变的和不变的行为在方法的子类实现中混合在一起的时候，不变的行为就会在子类

中重复出现，通过模板方法把这些不变的行为搬移到单一的地方，可以帮子类摆脱重复的不变行为的纠缠

一、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，以及支持可撤销的操作。

a) 它能比较容易地设计一个命令队列

b) 在需要的情况下，可以较容易地将命令记入日志

c) 允许接收请求的一方决定是否否决请求

d) 可以容易地实现对请求的撤销和重做

e) 加进新的具体命令类不影响其他的类，增加新的具体命令类很容易

f) 把请求一个操作的对象与知道怎么执行一个操作的对象分隔开

二、状态模式：当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。

状态模式主要解决的是当控制一个对象状态转换的条件表达式过于复杂是的情况，把状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类当中，可以把复杂的判断逻辑简化。

将与特定状态相关的行为局部化，并且将不同状态的行为分隔开来。

当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态改变他的行为时，可以考虑用状态模式。

三、职责链模式：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接受者之间的耦合关系。将这个对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，知道有一个对象处理它为止。

接受者和发送者都没有对方的明确信息，且链中的对象也不知道链的结构，结果是职责链可以简化对象的相互连接，他们仅需保持一个指向其后继者的引用，而不需要保持他所有的候接受者的引用。

可以随时地增加或修改处理一个请求的结构，增强了给对象指派职责的灵活性。

四、解释器模式：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，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

如果一种特定类型的问题发生的概率很高，那么就值得将这个问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子，这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决该问题。

五、中介者模式：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示的相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立改变他们之间的交互。

六、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。

访问者模式适用于数据结构相对稳定的系统。

访问者模式是要把处理从数据结构分离出来。

适用于系统有比较稳定的数据结构，又有易于变化的算法的情况。

访问者模式的优点是增加新的操作很容易，增加新的操作意味着增加一个新的访问者，访问者模式将有关的行为集中到一个访问者对象中。

七、策略模式：定义了算法家族，分别封装起来，让他们之间可以相互替换，此模式让算法的变化，不会影响到使用算法的客户。

策略模式是定义一系列算法的方法，从概念看这些算法完成的都是相同的工作，只是实现不同，它可以以相同的方式调用所有的算法，减少了各种算法类是使用算法类之间的耦合。

策略模式是用来封装算法的，在实践中，可以用它来封装几乎任何类型的规则，只要在分析中听到需要在不同时间应用不同的业务规则，就可以考虑用策略模式处理这种变化的可能性。

八、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，并在这个对象之外保存这个状态，这样以后就可以将这个对象恢复到原先保存的状态。

Memento模式适用于功能比较复杂的，但需要维护或记录属性历史的类，或者需要保存的属性只是众多属性中的一小部分，Originator可以根据保存的memento信息还原到前一状态。

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