设计模式概述

设计模式介绍

• 设计模式是程序员在面对同类软件工程设计问题所总结出来的有用的经验，模式不是代码，而是某类问题的通 用解决方案，设计模式(Design pattern)代表了最佳的实践。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。
• 设计模式的本质提高软件的维护性，通用性和扩展性，并降低软件的复杂度。
• 设计模式并不局限于某种语言，java，php，c++ 都有设计模式.

设计模式类型

设计模式分为三种类型，共 23 种

1. 创建型模式:单例模式、工厂模式、原型模式、建造者模式。
2. 结构型模式:适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
3. 行为型模式:模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、 解释器模式(Interpreter 模式)、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

设计模式七大原则

设计模式的目的

编写软件的过程中，程序员面临着来自耦合性，内聚性以及可维护性，可扩展性，重用性，灵活性等多方面的挑战。设计模式是为了让程序(软件)，具有更好

1. 代码重用性 (即:相同功能的代码，不用多次编写)
2. 可读性 (即:编程规范性, 便于其他程序员的阅读和理解)
3. 可扩展性 (即:当需要增加新的功能时，非常的方便，称为可维护)
4. 可靠性 (即:当我们增加新的功能后，对原来的功能没有影响)
5. 使程序呈现高内聚，低耦合的特性

设计模式七大原则

设计模式原则，其实就是程序员在编程时，应当遵守的原则，也是各种设计模式的基础(即:设计模式为什么这样设计的依据)。

0.设计原则核心思想

• 找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。
• 针对接口编程，而不是针对实现编程。
• 为了交互对象之间的松耦合设计而努力

1.单一职责原则

对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。如类 A 负责两个不同职责:职责 1，职责 2。当职责 1 需求变更 而改变 A 时，可能造成职责 2 执行错误，所以需要将类 A 的粒度分解为 A1，A2。

注意事项和细节:

• 降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。
• 提高类的可读性，可维护性
• 降低变更引起的风险
• 通常情况下，我们应当遵守单一职责原则，只有逻辑足够简单，才可以在代码级违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则

2.接口隔离原则

客户端不应该依赖它不需要的接口，即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。

案例分析：

类A通过接口Interface1依赖类B，类C通过接口Interface1依赖类D，如果接口Interface1对于类A和类C来说不是最小接口，那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法。

按隔离原则应当这样处理:

将接口 Interface1 拆分为独立的几个接口(这里我们拆分成 3 个接口)，类 A 和类 C 分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则

3.依赖倒转原则

高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象

依赖倒转原则是基于这样的设计理念:

• 相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在 java 中，抽象指的是接口或抽象类，细节就是具体的实现类。依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程。

• 使用接口或抽象类的目的是制定好规范，而不涉及任何具体的操作，把展现细节的任务交给他们的实现类去完成。

依赖关系传递的三种方式:

• 接口传递
• 构造方法传递
• setter 方式传递

注意事项和细节:

• 低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有，程序稳定性更好.
• 变量的声明类型尽量是抽象类或接口, 这样我们的变量引用和实际对象间，就存在一个缓冲层，利于程序扩展和优化
• 继承时遵循里氏替换原则

4.里氏替换原则

所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

OO 中的继承性的思考和说明：

• 继承包含这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法，实际上是在设定规范和契约，虽然它不强制要求所有 的子类必须遵循这些契约，但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。
• 继承在给程序设计带来便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低， 增加对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且 父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能产生故障。
• 问题提出:在编程中，如何正确的使用继承? => 里氏替换原则

里氏替换原则(LiskovSubstitutionPrinciple)在1988年，由麻省理工学院的里姓女士提出的：

• 如果对每个类型为T1的对象o1，都有类型为T2的对象o2，使得以T1定义的所有程序P在所有的对象o1都 代换成 o2 时，程序 P 的行为没有发生变化，那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。换句话说，所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
• 在使用继承时，遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法。
• 里氏替换原则告诉我们，继承实际上让两个类耦合性增强了，在适当的情况下，可以通过聚合，组合，依赖来解决问题。

解决方法：

原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖，聚合，组合等关系代替。

5.开闭原则

基本介绍：

• 开闭原则(Open Closed Principle)是编程中最基础、最重要的设计原则
• 一个软件实体如类，模块和函数应该对扩展开放(对提供方)，对修改关闭(对使用方)。用抽象构建框架，用实现扩展细节。
• 当软件需要变化时，尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化。
• 编程中遵循其它原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。

6.迪米特法则

一个类对自己依赖的类知道的越少越好

基本介绍：

• 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
• 类与类关系越密切，耦合度越大
• 迪米特法则(DemeterPrinciple)又叫最少知道原则，即一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说，对于被依赖的类不管多么复杂，都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的 public 方法，不对外泄露任何信息
• 迪米特法则还有个更简单的定义：只与直接的朋友通信
• 直接的朋友：每个对象都会与其他对象有耦合关系，只要两个对象之间有耦合关系，我们就说这两个对象之间 是朋友关系。耦合的方式很多，依赖，关联，组合，聚合等。其中，我们称出现成员变量，方法参数，方法返 回值中的类为直接的朋友，而出现在局部变量中的类不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要以局部变 量的形式出现在类的内部。

注意事项和细节：

• 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
• 但是注意:由于每个类都减少了不必要的依赖，因此迪米特法则只是要求降低类间(对象间)耦合关系，并不是要求完全没有依赖关系

7.合成复用原则

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承

UML关系

基本符号

依赖关系(Dependence)

只要是在类中用到了对方，那么他们之间就存在依赖关系。如果没有对方，连编绎都通过不了。

泛化关系(generalization)

泛化关系实际上就是继承关系，他是依赖关系的特例

实现关系(Implementation)

实现关系实际上就是 A 类实现 B 接口，他是依赖关系的特例

关联关系(Association)

关联关系实际上就是类与类之间的联系，他是依赖关系的特例

聚合关系(Aggregation)

聚合关系(Aggregation)表示的是整体和部分的关系，整体与部分可以分开。聚合关系是关联关系的特例，所 以他具有关联的导航性与多重性。

如:一台电脑由键盘(keyboard)、显示器(monitor)，鼠标等组成;组成电脑的各个配件是可以从电脑上分离出来 的

组合关系(Composition)

组合关系:也是整体与部分的关系，但是整体与部分不可以分开。

再看一个案例:在程序中我们定义实体:Person 与 IDCard、Head, 那么 Head 和 Person 就是 组合，IDCard 和 Person 就是聚合。