设计模式

其实,很多东西都是经历过,遇到问题,解决了,然后才知道。大学时候学过设计模式,但是没有实践过,很快就忘了。后来开发的时候遇到一些问题,解决了,然后感觉像哪个设计模式,回过头去看设计模式,感觉挺有用的。

学完设计模式以后,建议用简单、高效、易维护的态度去设计开发。

(1) 什么是设计模式

软件设计模式(Design pattern),又称设计模式,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、程序的重用性。

(2) 设计模式的分类

创建型模式:对象实例化的模式,创建型模式用于解耦对象的实例化过程。

结构型模式:把类或对象结合在一起形成一个更大的结构。

行为型模式:类和对象如何交互,及划分责任和算法。

(3) 各个模式的关键点

单例模式:某个类只能有一个实例,提供一个全局的访问点。

简单工厂:一个工厂类根据传入的参量决定创建出那一种产品类的实例。

工厂方法:定义一个创建对象的接口,让子类决定实例化那个类。

抽象工厂:创建相关或依赖对象的家族,而无需明确指定具体类。

建造者模式:封装一个复杂对象的构建过程,并可以按步骤构造。

原型模式:通过复制现有的实例来创建新的实例。

适配器模式:将一个类的方法接口转换成客户希望的另外一个接口。

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。

装饰模式:动态的给对象添加新的功能。

代理模式:为其他对象提供一个代理以便控制这个对象的访问。

亨元(蝇量)模式:通过共享技术来有效的支持大量细粒度的对象。

外观模式:对外提供一个统一的方法,来访问子系统中的一群接口。

桥接模式:将抽象部分和它的实现部分分离,使它们都可以独立的变化。

模板模式:定义一个算法结构,而将一些步骤延迟到子类实现。

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。

策略模式:定义一系列算法,把他们封装起来,并且使它们可以相互替换。

状态模式:允许一个对象在其对象内部状态改变时改变它的行为。

观察者模式:对象间的一对多的依赖关系。

备忘录模式:在不破坏封装的前提下,保持对象的内部状态。

中介者模式:用一个中介对象来封装一系列的对象交互。

命令模式:将命令请求封装为一个对象,使得可以用不同的请求来进行参数化。

访问者模式:在不改变数据结构的前提下,增加作用于一组对象元素的新功能。

责任链模式:将请求的发送者和接收者解耦,使的多个对象都有处理这个请求的机会。

迭代器模式:一种遍历访问聚合对象中各个元素的方法,不暴露该对象的内部结构。

设计模式的六大原则

  1. 开闭原则(Open Close Principle)
  2. 里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)
  3. 依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
  4. 接口隔离原则(Interface Segregation Principle)
  5. 迪米特法则,又称最少知道原则(Demeter Principle)
  6. 合成复用原则(Composite Reuse Principle)

(4) 概说23种设计模式

(4.1) 单例模式 (Singleton Pattern)

(4.1.1) 什么是单例模式

单例模式是为确保一个类只有一个实例,并为整个系统提供一个全局访问点的一种模式方法。

(4.1.2) 单例模式的特点

优点:
1、在内存里只有一个实例,减少了内存的开销,尤其是频繁的创建和销毁实例。
2、避免对资源的多重占用(比如写文件操作)。

缺点:
没有接口,不能继承,与单一职责原则冲突,一个类应该只关心内部逻辑,而不关心外面怎么样来实例化。

(4.1.3) 单例模式的应用

1、要求生产唯一序列号。
2、WEB 中的计数器,不用每次刷新都在数据库里加一次,用单例先缓存起来。
3、创建的一个对象需要消耗的资源过多,比如 I/O 与数据库的连接等。 例如: 在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。

(4.1.4) 单例模式的实现

单例模式的实现有很多种。以下是比较常用的几种。

(4.1.4.1) 饿汉式单例

饿汉式单例是指在方法调用前,实例就已经创建好了。

(4.1.4.2) 懒汉式单例

(4.1.4.3) 双检锁/双重校验锁(DCL,即 double-checked locking)

(4.2) 工厂模式 (Factory Pattern)

(4.2.1) 什么是工厂模式

工厂模式
工厂模式就好比房屋中介,你想租房,通过中介去租不同的房子。

(4.2.2) 工厂模式的特点

优点:
1、一个调用者想创建一个对象,只要知道其名称就可以了。
2、扩展性高,如果想增加一个产品,只要扩展一个工厂类就可以。
3、屏蔽产品的具体实现,调用者只关心产品的接口。

缺点:
每次增加一个产品时,都需要增加一个具体类和对象实现工厂,使得系统中类的个数成倍增加,在一定程度上增加了系统的复杂度,同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。

(4.2.3) 工厂模式的应用

1、日志记录器:记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等,用户可以选择记录日志到什么地方。
2、数据库访问,当用户不知道最后系统采用哪一类数据库,以及数据库可能有变化时。
3、设计一个连接服务器的框架,需要三个协议,”POP3”、”IMAP”、”HTTP”,可以把这三个作为产品类,共同实现一个接口。

(4.2.4) 实现

(4.3) 抽象工厂模式

(4.3.1) 什么是抽象工厂模式

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。
抽象工厂模式好比所有中介的中介,就行房屋中介、婚姻中介、买菜中介的中介管家一样,租房找中介管家,中介管家找房屋中介,然后租房。

(4.3.2) 抽象工厂模式的特点

特点

(4.3.3) 抽象工厂模式的应用

  1. QQ 换皮肤,一整套一起换。
  2. 生成不同操作系统的程序。

(4.3.4) 抽象工厂模式的实现

(4.4) 建造者模式 (Builder Pattern)

注意事项:与工厂模式的区别是:建造者模式更加关注与零件装配的顺序。

(4.4.1) 什么是建造者模式

指将一个复杂对象的构造与它的表示分离,使同样的构建过程可以创建不同的表示,这样的设计模式被称为建造者模式。

计算机是由 CPU、主板、内存、硬盘、显卡、机箱、显示器、键盘、鼠标等部件组装而成的,采购员不可能自己去组装计算机,而是将计算机的配置要求告诉计算机销售公司,计算机销售公司安排技术人员去组装计算机,然后再交给要买计算机的采购员。
游戏中的不同角色,其性别、个性、能力、脸型、体型、服装、发型等特性都有所差异。
汽车中的方向盘、发动机、车架、轮胎等部件也多种多样。
每封电子邮件的发件人、收件人、主题、内容、附件等内容也各不相同。

(4.4.2) 建造者模式的特点

优点:
1、建造者独立,易扩展。
2、便于控制细节风险。

缺点:
1、产品必须有共同点,范围有限制。
2、如内部变化复杂,会有很多的建造类。

(4.4.3) 建造者模式的应用

一些基本部件不会变,而其组合经常变化的时候。

1、计算机是由 CPU、主板、内存、硬盘、显卡、机箱、显示器、键盘、鼠标等部件组装而成的,购买电脑时选取自己喜欢的CPU、主板、内存条、硬盘、显卡、机箱、显示器、键盘、鼠标等部件。
2、JAVA 中的 StringBuilder,可以拼接不同的对象。

(4.4.4) 建造者模式的实现

References

[1] 23种设计模式
[2] 23种设计模式全面解析
[3] java中的工厂模式
[4] 44 | 工厂模式(上):我为什么说没事不要随便用工厂模式创建对象?