软件开发基础之设计模式概述

2024-10-16 16:29:09

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

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