[设计模式]总结

引言

设计模式是软件工程的基石。只有精通了设计模式，才敢说真正理解了软件工程。可以说，设计模式是每一个架构师所必备的技能之一。

设计模式的起源是面向对象程序设计思想，而面向对象设计的精髓是——抽象。面向对象通过类和对象来实现抽象，实现时产生了面向对象的三个重要机制：封装，继承，多态。正是这三个机制衍生出了各种各样的设计模式。

面向对象系统的分析和设计实际上追求的就是两点，一是高内聚，二是低耦合。这是我们软件设计所追求的，因此无论是OO中封装，继承，多态，还是我们的设计模式的原则和实例都是在为这两个目标努力着。

在面向对象系统的设计和开发中，我们已经积累了很多的原则，比如面向对象中的封装继承和多态，面向接口编程，优先使用组合而不是继承，将抽象和实现分离的思想等等，在设计模式中你总是能看到他们的影子，特别是组合(委托)和继承的差异带来系统在耦合性上的差别，更是在设计模式多次涉及到。

设计模式体现的是一种思想，而思想则是指导行为的一切，理解和掌握了设计模式，并不是记住了23种(或更多)设计场景和解决策略(实际上这也是很重要的一笔财富)，实际接受的是一种思想的熏陶和洗礼，等这种思想融入到了你的思想中后，你就会不自觉的使用这种思想去进行你的设计和开发，这一切才是最重要的。

原则

单一职责原则

就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。如果一个类承担的职责过多，就等于把这些职责耦合在一起，一个职责的变化可能会消弱或者抑制这个类完成其他职责能力。这种耦合会导致脆弱的设计，当变化发生时设计会遭到意想不到的破坏。如果你能够想到多于一个的动机去改变一个类，那么这个类就具有多于一个职责。

开放封闭原则

软件实体可以扩展，但是不可修改。即对于扩展时开放的，对于修改时封闭的。面对需求，对程序的改动是通过增加代码来完成的，而不是改动现有的代码。当变化发生时，我们就创建抽象来隔离以后发生同类的变化。开放封闭原则是面向对象的核心所在。开放人员应对程序中呈现出频繁变化的那部分做出抽象，拒绝对任何部分都刻意抽象及不成熟的抽象。

里氏代换原则

一个软件实体如果使用的是一个父类的话，那么一定适用其子类。而且他察觉不出父类对象和子类对象的区别。也就是说：在软件里面，把父类替换成子类，程序的行为没有变化。子类型必须能够替换掉它们的父类型。

依赖倒转原则

抽象不应依赖细节，细节应依赖抽象。即针对接口编程，不要对实现编程。高层模块不能依赖低层模块，两者都应依赖抽象。依赖倒转原则是面向对象的标准。

迪米特法则

如果两个类不直接通信，那么这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果一个类需要调用另一个类的某个方法的话，可以通过第三个类转发这个调用。在类的结构设计上，每一个类都应该尽量降低成员的访问权限。该法则在适配器模式，解释模式中有强烈的体现。

23种设计模式 

类别

模式说明

创建型模式

Factory (工厂模式)：用于同一基类的派生类对象(产品)。用一个工厂的派生类来创建一个产品的派生类，它们是一一对应的关系。

Abstract Factory(抽象工厂模式)：用于创建不同基类的派生类对象(产品）。

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。 

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。 

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。

结构型模式

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。 　　

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。 　

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。

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。

Flyweight(享元模式）：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

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。

Proxy(代理模式)：为其他对象提供一个代理(对象)以控制对目标对象的访问。 

行为型模式

Template(模版)：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。

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。 

State(状态)：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。

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。

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。 

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。 

Mediator(中介者模式)：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。

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。 

Interpreter(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, 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。 

一句话总结设计模式　　

创建型模式：抽象了实例化过程。它们帮助一个系统独立于如何创建，组合，管理和表示他的那些对象。所有的创建型模式本质上都是对对象的创建过程进行封装。

创建型模式分为对象创建模式和类创建模式。所谓对象创建模型就是说将实例化的工作委托给另一个对象来做。

类创建模型，就是一种通过继承改变被实例化的类。类创建型模式有两个重要的特点：①客户端端不知道功能实现的具体类是什么(除非看源码) ②隐藏了类的实例是如何被创建和放在一起的。这两个重要的特点是通过抽象类的虚接口技术做到的，这样设计者可以决定何时何地如何创建和由谁来创建。关注对象的创建。创建型类模式将对象的部分创建工作延迟到子类，而创建型对象模式则将它延迟到另一个对象中。

创建型模式主要关注对象的创建过程，将对象的创建过程进行封装，是客户端可以直接得到对象，而不用去关心如何创建对象。

• 单例模式：用于得到内存中的唯一对象
• 工厂模式：用于创建复杂对象
• 抽象工厂模式：用于创建一组相关或相互依赖的复杂对象
• 建造者模式：用于创建模块化的更加复杂的对象
• 原型模式：用于得到一个对象的拷贝

结构型模式：顾名思义讨论的是类和对象的结构，它采用继承机制组合接口或实现(类结构型模式)，或者通过组合一些对象，从而实现新的功能(对象结构型模式)。

这些结构型模式，它们在某些方面具有很大的相似性，仔细推敲，侧重点却各有不同。目的是整体协调，各个部分尽量减少耦合，以适应今后的变化。从程序的结构上解决模块之间的耦合问题。关注类或对象之间的组织关系，怎样组织起来形成大的结构，主要使用继承来组织接口或实现。

结构型类模式使用继承机制来组合类，而结构型对象模式则描述了对象的组装方式。

行为型模式：对类或对象怎样交互和怎样分配职责进行描述。抽象出某个行为，使得整个过程更简单。关注类或对象之间的交互和职责分配(就是用来干什么)。

行为型类模式使用继承描述算法和控制流，而行为型对象模式则描述一组对象怎样协作完成单个对象所无法完成的任务。

创建型模式和结构型模式强调的都是静态的类实体之间的关系，行为型模式着力解决的是类实体之间的通讯关系。

类之间的关系

类间关系有很多种，在大的类别上可以分为两种：纵向关系，横向关系。纵向关系就是继承关系。横向关系按照UML的建议大体可以分为四种：

UML表示法

关系

依赖(Dependency)

虚线+箭头( - - ->)

...use a ... 用(为函数中的参数)具有偶然性。表现在代码层面，为类B作为参数被类A在某个method方法中使用;局部变量。单向依赖(--->)

关联(Association)

实线+箭头(→)

...has a ... 有 。具体表现在，成员变量和参数。若类A单向关联指向类B，则在类A中存在一个属性B b。

单向关联(→),双向关联(─)，自关联依赖和关联的区别：一个是使用，一个是拥有；关联可以是双向的，而依赖必须是单向的。

聚合(Aggregation)

空心菱形+实线+箭头(◇→)

... has a ... 有。 聚合是关联关系的一种特例，它体现的是整体与部分的关系，即has-a的关系。此时整体与部分之间是可以分离的，它们具有各自的生命周期。class A {...} class B { A* a; .....}当类之间有整体--部分关系的时候，要用聚合、组合。

组合(Composition)

实心菱形+实线+箭头(◆→)

... is a part of ...组成，组合是关联关系的一种特例。整体和部分是不可分割的，它们具有相同的生命周期，组合类要对被组合类负责。class A{...} class B{ A a; ...}。继承:(是一种 a kind of)；组合:(一部分 a part of )

纵向关系

继承(Generalization)

又称 泛化关系     

实线+空三角形(—△)                       

...a kind of...是一种。子类继承父类

实现(Implementation)

虚线+空三角形(- - -△)

子类实现抽象类

它们的强弱关系：依赖 < 关联 < 聚合 < 组合。聚合和组合是关联的两种具体关系，关联包含组合和聚合。

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