设计模式基础知识

2020-12-19 10:35:50 编辑 0 阅读量:410

# 一、什么是设计模式？

设计模式是从很多优秀的软件系统中总结出成功的可复用的设计方案。每个设计模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。这样，你就一次一次的使用该方案而不必做重复的劳动。

# 二、学习设计模式的重要性

一个好的设计系统往往是易于维护，易扩展、易复用的，有过一定代码编写量的程序开发人员，可能会逐渐思考程序设计问题，想知道一些优秀的设计者或团队是怎样设计出一个好的软件系统。设计模式的目的不是针对软件设计和开发中的每个问题都给出解决方案，而是针对某种特定环境中通常都会遇到的某种软件开发问题给出可重用的一些解决方案，因此学习设计模式不仅可以使我们用好这些成功的模式，更重要的是可以使我们更加深刻的理解面向对象的设计思想，非常有利于我们更好的使用面向对象语言解决设计中的问题。

# 三、面向对象设计的几个基本原则

说到面向对象设计的几项原则，首先我们来了解面向对象的程序设计的优点和特性：

## 1. 优点：
- 代码开发模块化，更易于维护和修改；
- 代码复用；
- 增强代码的可靠性和灵活性；
- 增加代码的可理解性；

## 2. 特性：
- 封装：为类中一些隐藏属性的提供行为的能力；把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏；
- 继承：它可以使用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。继承的过程，就是从一般到特殊的过程。继承概念的实现方式有二类：实现继承与接口继承。实现继承是指直接使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力；接口继承是指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力；
- 多态：是将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术，赋值之后，父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说，就是一句话：允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。

总结就是：封装可以隐藏实现细节，使得代码模块化；继承可以扩展已存在的代码模块（类）；它们的目的都是为了——代码重用。而多态则是为了实现另一个目的——接口重用！多态的作用，就是为了类在继承和派生的时候，保证使用“家谱”中任一类的实例的某一属性时的正确调用

## 3. 面向对象的基本原则：（solid立方体）

（1）单一职责原则（singe-Resposibility principle）:一个类最好只做好一件事，单一职责原则可以看做是低耦合，高内聚在面向对象原则上的引申。

（2）开放封闭原则（Open-Closed principle）:软件实体应该是可扩展的，而不是可修改的，也就是说，对扩展是开放的，对修改是封闭的。

（3）Liskov替换原则（Liskov-Substitution principle）：子类必须能够替换其基类，这一思想体现了对继承机制的约束规范。

（4）接口隔离原则（Interface-Segregation principle）：使用多个小的专门的接口，而不要去使用一个大的总的接口，还是要降低耦合度。模块间要通过抽象接口隔离开，而不是通过具体的类强耦合起来

（5）依赖倒置言责（Dependecy-Inversion principle）：依赖于抽象。具体而言就是高层模块不依赖于底层的模块，二者都同依赖于抽象；抽象不依赖与具体，具体不依赖于抽象。

总体思想就是：面向抽象的原则、多用组合少用继承原则、高内聚-低耦合原则。

# 四、模式分类

1、创建型模式：工厂方法模式、抽象工厂模式、生成器模式、原型模式、单例模式。

2、行为型模式：责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式、访问者模式。

3、结构模式：适配器模式、组合模式、代理模式、享元模式、外观模式、桥接模式、装饰模式。

简单的说明如下：
- Abstract Factory（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。
- Adapter（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。
- Bridge（桥接模式）：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。
- Builder（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。
- Chain of Responsibility（责任链模式）：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。
- Command（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，以及支持可取消的操作。
- Composite（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。它使得客户对单个对象和复合对象的使用具有一致性。
- Decorator（装饰模式）：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。
- Facade（外观模式）：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，Facade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。
- Factory Method（工厂模式）：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。
- Flyweight（享元模式）：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
- Interpreter（解析器模式）：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, 该解释器使用该表示来解释语言中的句子。
- Iterator（迭代器模式）：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。
- Mediator（中介模式）：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式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。
- Memento（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。
- Observer（观察者模式）：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。
- Prototype（原型模式）：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。
- Proxy（代理模式）：为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。
- Singleton（单例模式）：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。 单例模式是最简单的设计模式之一，但是对于Java的开发者来说，它却有很多缺陷。在九月的专栏中，David Geary探讨了单例模式以及在面对多线程（multi-threading）、类装载器（class loaders）和序列化（serialization）时如何处理这些缺陷。
- State（状态模式）：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。
- Strategy（策略模式）：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。
- Template Method（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。Template Method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。
- Visitor（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。

设计模式基础知识

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