软件开发基础之设计模式概述

2024-04-02 02:35:06

成为一名优秀的软件开发工程师，设计模式的重要性不言而喻，本章节是对设计模式的前置知识概述，涉及概念性较大，读者可在设计模式学习过程中参阅本文档。

在第一章节，主要介绍软件设计的七大原则，接着在第二章我们简要介绍设计模式的三种分类，让我们站在一定的高度对设计模式有整体的把握，第三章UML类图帮助我们更好的看懂设计模式的代码。

一、软件设计七大原则

无论是在我们学习设计模式的过程中，还是日常的开发过程中，都要遵循一套统一的软件设计原则。

在常见的设计原则中，一共是7 种设计原则，它们分别为开闭原则、里氏替换原则、依赖倒置原则、单一职责原则、接口隔离原则、迪米特法则和合成复用原则。

各种各样的原则最终目的只有一句话，也是软件开发人员听过的最多的一句话：高内聚、低耦合，提高复用性、可扩展性、可维护性。

设计原则	一句话归纳	目的
开闭原则	对扩展开放，对修改关闭	降低维护带来的新风险
依赖倒置原则	高层不应该依赖低层，要面向接口编程	更利于代码结构的升级扩展
单一职责原则	一个类只干一件事，实现类要单一	便于理解，提高代码的可读性
接口隔离原则	一个接口只干一件事，接口要精简单一	功能解耦，高聚合、低耦合
迪米特法则	不该知道的不要知道，一个类应该保持对其它对象最少的了解，降低耦合度	只和朋友交流，不和陌生人说话，减少代码臃肿
里氏替换原则	不要破坏继承体系，子类重写方法功能发生改变，不应该影响父类方法的含义	防止继承泛滥
合成复用原则	尽量使用组合或者聚合关系实现代码复用，少使用继承	降低代码耦合

这些原则在我们开发过程中或多或少的都有体现，比如在我们的项目中业务层总是定义Service接口，在Impl中实现具体的逻辑，很多开发只是照葫芦画瓢，却并不知道为什么要这样做，结合开发原则读者可以仔细想一下为什么要这样做。

还有一个典型的用法，我们定义的实体类的成员变量，总是用private修饰，然后定义get和set方法去操作这些成员变量，那为什么不直接把成员变量定义public，直接操作成员变量呢。

软件设计原则在我们的开发中处处体现，在一些代码习惯上多思考，做到知其然知其所以然。

二、设计模式分类

在设计模式学习过程中可以查阅该文档，学习每个设计模式时，对于他的作用和分类能做到心中有数。

1、创建型

创建型模式的主要关注点是“怎样创建对象？”，它的主要特点是“将对象的创建与使用分离”。

单例（Singleton）模式：某个类只能生成一个实例，该类提供了一个全局访问点供外部获取该实例，其拓展是有限多例模式。
原型（Prototype）模式：将一个对象作为原型，通过对其进行复制而克隆出多个和原型类似的新实例。
工厂方法（FactoryMethod）模式：定义一个用于创建产品的接口，由子类决定生产什么产品。
抽象工厂（AbstractFactory）模式：提供一个创建产品族的接口，其每个子类可以生产一系列相关的产品。
建造者（Builder）模式：将一个复杂对象分解成多个相对简单的部分，然后根据不同需要分别创建它们，最后构建成该复杂对象。

2、结构型

结构型模式描述如何将类或对象按某种布局组成更大的结构。它分为类结构型模式和对象结构型模式，前者采用继承机制来组织接口和类，后者釆用组合或聚合来组合对象。

代理（Proxy）模式：为某对象提供一种代理以控制对该对象的访问。即客户端通过代理间接地访问该对象，从而限制、增强或修改该对象的一些特性。
适配器（Adapter）模式：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能一起工作。
桥接（Bridge）模式：将抽象与实现分离，使它们可以独立变化。它是用组合关系代替继承关系来实现的，从而降低了抽象和实现这两个可变维度的耦合度。
装饰（Decorator）模式：动态地给对象增加一些职责，即增加其额外的功能。
外观（Facade）模式：为多个复杂的子系统提供一个一致的接口，使这些子系统更加容易被访问。
享元（Flyweight）模式：运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。
组合（Composite）模式：将对象组合成树状层次结构，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。

3、行为型

行为型模式用于描述程序在运行时复杂的流程控制，即描述多个类或对象之间怎样相互协作共同完成单个对象都无法单独完成的任务，它涉及算法与对象间职责的分配。

行为型模式分为类行为模式和对象行为模式，前者采用继承机制来在类间分派行为，后者采用组合或聚合在对象间分配行为。由于组合关系或聚合关系比继承关系耦合度低，满足“合成复用原则”，所以对象行为模式比类行为模式具有更大的灵活性。

模板方法（Template Method）模式：定义一个操作中的算法骨架，将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类在可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤。
策略（Strategy）模式：定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的改变不会影响使用算法的客户。
命令（Command）模式：将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。
职责链（Chain of Responsibility）模式：把请求从链中的一个对象传到下一个对象，直到请求被响应为止。通过这种方式去除对象之间的耦合。
状态（State）模式：允许一个对象在其内部状态发生改变时改变其行为能力。
观察者（Observer）模式：多个对象间存在一对多关系，当一个对象发生改变时，把这种改变通知给其他多个对象，从而影响其他对象的行为。
中介者（Mediator）模式：定义一个中介对象来简化原有对象之间的交互关系，降低系统中对象间的耦合度，使原有对象之间不必相互了解。
迭代器（Iterator）模式：提供一种方法来顺序访问聚合对象中的一系列数据，而不暴露聚合对象的内部表示。
访问者（Visitor）模式：在不改变集合元素的前提下，为一个集合中的每个元素提供多种访问方式，即每个元素有多个访问者对象访问。
备忘录（Memento）模式：在不破坏封装性的前提下，获取并保存一个对象的内部状态，以便以后恢复它。
解释器（Interpreter）模式：提供如何定义语言的文法，以及对语言句子的解释方法，即解释器。

三、UML详解

UML类图摘抄自大话设计模式，我目前见过最好的一张图，便于读者理解。

在面向对象的世界中，包含了对象和接口，UML类图主要是能表达出来对象和接口的表现和他们的关系。

对象和接口都是采用矩形框表示，因为对象包含类名、成员变量、成员方法所以用三层来表示，接口没有成员变量，所以采用两层来表示，为了更易于区分在接口名上《interface》，另外，抽象类用斜体表示。成员变量均有关键词修饰，+代表public、-代表private、#代表protected

接下来说明类与类、接口与类之间关系的表达。

继承，空心三角形+实线

实现接口，空心三角形+虚线

关联，实线。企鹅和气候。

聚合，菱形+实现箭头。雁群和大雁。

依赖，虚线箭头。动物依赖水和氧气才能生存。

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对我们的支持。如果你想了解更多相关内容请查看下面相关链接

Java设计模式之浅谈外观模式

目录简介外观模式之理解实例 ①.定义子系统 ②.外观类 ③.测试好文推荐简介外观模式(Facade Pattern)隐藏系统的复杂性,并向客户端提供了一个客户端可以访问系统的接口.这种类型的设计模式属于结构型模式,它向现有的系统添加一个接口,来隐藏系统的复杂性. 这种模式涉及到一个单一的类,该类提供了客户端请求的简化方法和对现有系统类方法的委托调用. 外观模式之理解对于外观模式,我们可以理解为他是将一些复杂的接口或类进行隐藏,自己暴露出更为简单的操作方法,使得以我们不需要去对复杂方
Java创建型设计模式之抽象工厂模式(Abstract Factory)

目录抽象工厂模式概述产品等级结构与产品族优缺点主要角色抽象工厂模式的基本使用创建抽象产品创建具体产品创建抽象工厂创建具体工厂客户端执行抽象工厂模式概述抽象工厂模式(Abastract Factory Pattern)属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式. 它提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,无须显式指定他们具体的类.每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象. 抽象工厂模式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. 产品等级结构与
Java结构型设计模式之适配器模式详解

目录适配器模式分类应用场景优缺点主要角色类适配器创建目标角色(Target) 创建源角色(Adaptee) 创建适配器(Adapter) 客户端调用对象适配器创建目标角色(Target) 创建源角色(Adaptee) 创建适配器(Adapter) 客户端调用接口适配器创建目标角色(Target) 创建源角色(Adaptee) 创建适配器(Adapter) 客户端调用适配器模式适配器模式(Adapter Pattern)又叫做变压器模式,属于结构型设计模式. 它的功能是将
Java结构型设计模式之组合模式详解

目录组合模式应用场景优缺点主要角色组合模式结构分类透明组合模式创建抽象根节点创建树枝节点创建叶子节点客户端调用安全组合模式创建抽象根节点创建树枝节点创建叶子节点客户端调用组合模式组合模式(Composite Pattern)也称为整体-部分(Part-Whole)模式,属于结构型模式. 它的宗旨是通过将单个对象(叶子节点)和组合对象(树枝节点)用相同的接口进行表示,使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性. 组合模式一般用来描述整体与部分的关系,它将对象
Java结构型设计模式中建造者模式示例详解

目录建造者模式概述角色优缺点应用场景基本使用创建产品类创建建造者类使用链式写法创建产品类与建造者类使用建造者模式概述建造者模式(Builder Pattern)属于创建型模式. 它是将一个复杂的构建与其表示相分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示. 简而言之:建造者模式就是使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象. 建造者模式适用于创建对象需要很多步骤,但是步骤的顺序不一定固定.如果一个对象有非常复杂的内部结构(很多属性),可以将复杂对象的创建和使用进行分
Java结构型设计模式之桥接模式详细讲解

目录桥接模式概述应用场景优缺点主要角色桥接模式的基本使用创建实现角色创建具体实现角色创建抽象角色创建修正抽象角色客户端调用桥接模式实现消息发送创建实现角色创建具体实现角色创建抽象角色创建修正抽象角色客户端调用桥接模式概述桥接模式(Bridge Pattern)也称为桥梁模式.接口(Interfce)模式或柄体(Handle and Body)模式,属于结构型模式. 它是将抽象部分与它的具体实现部分分离,使它们都可以独立地变化. 桥接模式主要目的是通过组合的
Java创建型设计模式之工厂方法模式深入详解

目录简单工厂模式定义产品对象创建工厂类工厂使用反射工厂方法模式概述应用场景优缺点主要角色工厂方法模式的基本使用创建抽象产品创建具体产品创建抽象工厂创建具体工厂客户端执行简单工厂模式简单工厂模式(Simple Factory Pattern)是指由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例,但是它不属于设计模式. 简单工厂适用于工厂类负责创建的对象较少的场景,且客户端只需要传入工厂类的参数,对于如何创建对象的逻辑不需要关心. 定义产品对象 public interf
Java结构性设计模式中的装饰器模式介绍使用

目录装饰器模式概述实现原理主要角色应用场景优缺点装饰器模式的基本使用创建抽象组件具体组件抽象装饰器具体装饰器客户端调用装饰器模式概述装饰器模式(Decorator Pattern)也称为包装模式(Wrapper Pattern),属于结构型模式. 它是指在不改变原有对象的基础之上,允许向一个现有的对象添加新的功能,同时又不改变其结构,作为现有的类的一个包装. 这种模式创建一个装饰类,用来包装原有的类,并在保持类方法签名完整性的前提下,提供了额外的功能. 提供了比继承
软件开发基础之设计模式概述

成为一名优秀的软件开发工程师,设计模式的重要性不言而喻,本章节是对设计模式的前置知识概述,涉及概念性较大,读者可在设计模式学习过程中参阅本文档. 在第一章节,主要介绍软件设计的七大原则,接着在第二章我们简要介绍设计模式的三种分类,让我们站在一定的高度对设计模式有整体的把握,第三章UML类图帮助我们更好的看懂设计模式的代码. 一.软件设计七大原则无论是在我们学习设计模式的过程中,还是日常的开发过程中,都要遵循一套统一的软件设计原则. 在常见的设计原则中,一共是7 种设计原则,它们分别为开闭原则.
iOS应用开发中使用设计模式中的观察者模式的实例

在软件开发中,无论是那种高级语言中总会伴随着一些最为常用的设计模式,即便就如iOS开发中与我们打交道最多的无非就是单例模式.观察者模式和工厂模式了,当然了其他的设置模式也同样存在在编程的很多地方.下面就就让我们简单的了解下观察者模式吧! 观察者模式本质上时一种发布-订阅模型,用以消除具有不同行为的对象之间的耦合,通过这一模式,不同对象可以协同工作,同时它们也可以被复用于其他地方Observer从Subject订阅通知,ConcreteObserver实现重现ObServer并将其重载其updat
Java基础之文件概述

一.基本概念和常识下面,我们先介绍一些基本概念和常识,包括二进制思维.文件类型.文本文件的编码.文件系统和文件读写等. 1.1 二进制思维为了透彻理解文件,我们首先要有一个二进制思维. 所有文件, 不论是可执行文件.图片文件.视频文件.Word文件.压缩文件.txt 文件,都没什么可神秘的,它们都是以0和1的二进制形式保存的.我们所看到的图片.视频.文本,都是应用程序对这些二进制的解析结果. 作为程序员,我们应该有一个编辑器,能查看文件的二进制形式, 比如UltraEdit,它支持以十六进
探秘软件开发的另一极（1）

有人形象地将"瀑布式"开发与"敏捷开发"描述成为软件开发的两极.瀑布式开发从开发伊始就定义出软件架构,然后进行模块开发与组装.敏捷开发则根据细化的需求直接开发软件,并利用迭代方式逐渐组建出大的软件系统. 对于瀑布式开发,人们耳熟能详.但是对于敏捷开发这一极,可能所知甚少.日前,ThoughtWorks首席科学家Martin Fowler.ThoughtWorks中国公司总经理Sidney G.Pinney与中国计算机报高级副总编郭旭的一番对话将帮助你了解敏捷开发的奇
java基础--JDK SPI概述

目录 JDK SPI是什么 JDK SPI使用说明及示例 SPI在JDBC中的应用对SPI的理解 JDK SPI是什么最近工作中听几个同事说了好几次SPI这个名词,虽然和我没关系,但是心里默默想还是学习一下,不然下次和我说到SPI,连是什么都不知道那就尴尬了. 所以SPI是什么呢?SPI全称Service Provider Interface,在Java中还是一个比较重要的概念,是Java提供的一套用来被第三方实现或者扩展的API,或者换句话说,SPI是一种服务发现机制. JDK SPI使用
Go语言基础模板设计模式示例详解

目录概述模板模式生活案例策略模式涉及到两个角色 UML 总结示例概述模板方法模式定义了一个算法的步骤,并允许子类别为一个或多个步骤提供其实践方式.让子类别在不改变算法架构的情况下,重新定义算法中的某些步骤确定了步骤的执行顺序,单某些步骤因环境或人等因素具体实现是未知的模板模式生活案例请客吃饭[点菜->吃东西->结账],每个人点菜不一样,吃东西不一样,结账也不一样从某地到某地[起点->出行方式->终点]起点和终点不一一样,但是每个人出行方式是不一样的 Go没有封装.
IOS开发基础之二维数组详解

IOS开发基础之二维数组详解首先我们知道OC中是没有二维数组的,二维数组是通过一位数组的嵌套实现的,但是别忘了我们有字面量,实际上可以和C/C++类似的简洁地创建和使用二维数组.这里总结了创建二维数组的两种方法以及数组的访问方式. 通过字面量创建和使用二维数组(推荐) // 1.字面量创建二维数组并访问(推荐) NSArray *array2d = @[ @[@11,@12,@13], @[@21,@22,@23], @[@31,@32,@33] ]; // 字面量访问方式(推荐) NSLog
Mobile Web开发基础之四--处理手机设备的横竖屏问题

为了应对移动设备屏幕的碎片化,我们在开发Mobile Web应用时,一个最佳实践就是采用流式布局,保证最大可能地利用有限的屏幕空间.由于屏幕存在着方向性,用户在切换了屏幕的方向后,有些设计上或实现上的问题就会凸显--我们至少需要处理一下当前显示元素的宽度的适配(当然,要做的可能不仅仅是这个).很多时候,我们需要为不同的屏幕方向来设计对应的应用显示模式,这个时候,实时地获知设备的模竖屏状态就显得极为重要. window.orientation属性与onorientationchange事件 win
IOS开发中的设计模式汇总

iOS开发学习中,经常弄不清楚ios的开发模式,今天我们就来进行简单的总结和探讨~ (一)代理模式应用场景:当一个类的某些功能需要由别的类来实现,但是又不确定具体会是哪个类实现. 优势:解耦合敏捷原则:开放-封闭原则实例:tableview的数据源delegate,通过和protocol的配合,完成委托诉求. 列表row个数delegate 自定义的delegate (二)观察者模式应用场景:一般为model层对,controller和view进行的通知方式,不关心谁去接收,只负责发布
Android开发基础之创建启动界面Splash Screen的方法

本文实例讲述了Android开发基础之创建启动界面Splash Screen的方法.分享给大家供大家参考.具体如下: 启动界面Splash Screen在应用程序是很常用的,往往在启动界面中显示产品Logo.公司Logo或者开发者信息,如果应用程序启动时间比较长,那么启动界面就是一个很好的东西,可以让用户耐心等待这段枯燥的时间. Android 应用程序创建一个启动界面Splash Screen非常简单.比如创建一个工程MySample,主Acitity就叫MySample,创建另一个Activ