设计模式学习笔记 - Design Pattern

来源：互联网发布：c语言失去函数头编辑：程序博客网时间：2024/06/15 16:34

显示和业务逻辑分开
通过封装、继承、多态降低程序耦合度
工厂模式
UML 依赖，组合，聚合，关联，继承，实现

* 取消重复的代码，不要相同的代码写N句
* 使你写的程序，以后如果有需求的改动，最少化重新发布，例如用配置文件
策略模式

* 封装变化点是面向对象的一种很重要的思维方式
* 把不同的行为封装在不同的类中
建立Context类，和Strategy类
以相同的方式调用所有算法，每个算法都有自己的类
策略模式是用来封装算法的，但在实践中，我们发现可以用它来封装几乎任何类型的规则，只要在分析过程中听到需要在不同时间应用不同的业务规则，就可以考虑使用策略模式处理这种变化的可能性。
策略模式和工厂模式相结合。
单一职责原则（SRP），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削弱或者抑制这个类完成其他职责的能力。这种耦合会导致脆弱的设计，当变化发生时，设计会遭受到意想不到的破坏。
软件设计真正要做的，就是发现职责并把这些职责相互分离，判断方法是，如果你能够想到多于一个的动机去改变一个类，那么这个类就有多于一个的职责。
开放封闭原则（OCP），软件实体（类、模块、函数等）应该可以扩展，但是不可修改。
对扩展开发，对更改封闭。Open for extension, closed for modification.
无论模块多么封闭，都会存在对之无法封闭的变化。既然不可能完全封闭，设计人员必须对于他设计的模块应该对那种变化封闭做出选择。先猜测出最有可能发生的变化种类，然后构造抽象类来隔离变化。
最初写代码时，假定变化不会发生。当变化发生时，就创建抽象来隔离以后发生的同类变化。
面对需求，对程序的改动是通过增加新代码完成，而不是改变现有的代码。
拒绝不成熟的抽象。
依赖倒转原则
高层模块不应该依赖底层模块。两个都应该依赖于抽象。
抽象不应该依赖细节。细节应该依赖抽象。
里氏代换原则（LSP），子类型必须能够替换掉父类型。
由于子类型的可替换性才使得父类型的模块在无需修改的情况下就可以扩展。
装饰模式（Decorator），动态地给一个对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，装饰模式比生成子类更为灵活。

对于一系列动态顺序执行的操作，每个操作作为一个Decorator类，当前操作把上一个操作作为成员存储，调用当前操作之前通过调用base Decorator类的操作方法来调用上一个操作。
装饰模式是为已有功能动态的添加更多功能的一种方式。

当系统需要新功能的时候，是向旧的类中添加新的代码。这些新加的代码通常装饰了原有类的核心职责或主要行为，在主类中加入了新的字段，新的方法和新的逻辑，从而增加了主类的复杂度，而这些新加入的东西仅仅是为了满足一些只在某些特定情况下才会执行的特殊行为的需要。装饰模式提供了一个好的解决方案，把每个要装饰的功能放在单独的类中，并让这个类包装它所要装饰的对象，因此，当需要执行特殊行为时，客户代码就可以在运行时根据需要有选择地、按顺序地使用装饰功能包装对象了。

装饰模式的优点是把类中的装饰功能从类中搬移去除，从而简化原有的类。有效地把类的核心职责和装饰功能区分开了。而且可以去除相关类中重复的装饰逻辑。
代理模式（Proxy），为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

Proxy类保存一个引用使得代理可以访问实体，并提供一个与RealSubject接口相同的接口。

代理模式应用场合：
a. 远程代理，为一个对象在不同的地址空间提供局部代表。例如WebService的WebReference。
b. 虚拟代理，根据需要创建开销很大的对象。通过它来存放实例化需要很长时间的真实对象。例如浏览器中通过代理实现点击图片才看到图片的加速。
c. 安全代理，用来控制真实对象访问时的权限。
d. 智能指引，是指在调用真实的对象时，代理处理另一些事件。
工厂方法模式（Factory Method），定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个方法。
原型模式（Prototype），用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。
模板方法模式（Template Method），定义一个操作中的算法的骨架，而把一些步骤延迟到子类中。模板方法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。

模板方法模式通过把不变行为搬移到超类，去除子类中的重复代码来体现它的优势。
迪米特法则（LoD），最少知识原则，如果两个类不必彼此直接通信，那么这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果其中一个类要调用另一个类的某一个方法的话，可以通过第三者转发这个调用。
外观模式（Facade），为子系统的一组接口提供一个一致的界面，此模式定义一个高层接口，使子系统更加容易使用。

Facade应用：
1. 在设计初期阶段，应该要有意识的将不同的两个层分离，层与层之间建立外观Facade。
2. 在开发阶段，子系统往往因为不断的重构演化而变得越来越复杂，增加外观Facade可以提供一个简单接口，减少它们之间的依赖。
3. 在维护一个遗留的大型系统时，开发外观Facade来为设计粗糙或高度复杂的遗留代码提供比较清晰简单的接口。
建造者模式（Builder），把一个复杂对象的构建和它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

把创建复杂对象的算法和对象的的组成部分、装配方式分离。
观察者模式（Observer），即发布订阅模式（Publish/Subscribe），定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者同时监听某个主题对象。主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者，使他们能自动更新自己。
抽象工厂模式（Abstract Factory），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。

好处：1. 易于交换产品系列，由于具体工厂类，例如IFactory factory = new AccessFactory()，在一个应用中只需要在初始化的时候出现一次，改变就容易，只需改变具体工厂即可使用不同的产品配置。2. 让具体的创建实例过程与客户端分离，客户端是通过它们的抽象接口操纵实例，产品的具体类名也被具体工厂的实现分离，不会出现在客户代码中。

反射 + 配置文件 + 工厂模式
状态模式（State），当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。

* 方法过长是坏味道
* 面向对象设计：代码的责任分解

状态模式主要解决的是当控制一个对象状态转换的条件表达式过于复杂时的情况。把状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类当中。

状态模式的好处：
把与特定状态相关的行为局部化，并且把不同状态的行为分割开来。
把特定的状态相关的行为都放入一个对象中，由于所有与状态相关的代码都存在于某个ConcreteState中，所以通过定义新的子类可以很容易的增加新的状态和转换。
消除庞大的条件分支语句。
状态模式通过把各种状态转移逻辑分布到State的子类之间，来减少相互间的依赖。

使用地方：
当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为时。
适配器模式（Adapter），把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类可以一起工作。
系统的数据和行为都正确，但接口不符时，应该考虑用适配器，目的是使控制范围之外的一个原有对象与某个接口匹配。适配器模式主要应用于希望复用一些现存的类，但接口又与复用环境要求不一致的情况。

.NET已经有一个实现的适配器，DataAdapter。
DataAdapter用作DataSet和数据源之间的适配器以便检索和保存数据。Fill更改DataSet中的数据以便与数据源中的数据相匹配；Update更改数据源中的数据以便与DataSet中的数据匹配。
数据源可能是来自SQL Server，Oracle，Access，DB2，但是DataSet是统一的（XML数据）
备忘录模式（Memento）：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。这样以后就可以将对象恢复到原先保存的状态。

Memento模式适用于功能比较复杂的，但需要维护或记录属性历史的类，或者需要保存的属性只是众多属性中的一小部分时，Originator可以根据保存的Memento信息还原到前一状态。
使用备忘录可以把复杂的对象内部信息对其它的对象屏蔽起来。
组合模式（Composite），把对象组合成树形结构以表示’部分-整体‘的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

组合模式定义了包含基本对象和组合对象的类层次结构。基本对象可以被组合成更复杂的组合对象，而这个组合对象又可以被组合，这样不断递归下去，客户代码中，任何用到基本对象的地方都可以使用组合对象了。
用户不必关心处理一个叶节点还是处理一个组合组件，也就不必为定义组合而写一些选择判断语句了。
组合模式让客户可以一致的使用组合结构和单个对象。
迭代器模式（Iterator），提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。
为遍历不同的聚集结构提供如开始、下一个、是否结束、当前哪一项等统一的接口。

foreach即迭代器模式
当需要对聚集有多种方式遍历时，可以考虑用迭代器模式
在.NET中即实现IEnumerator、IEnumerable接口即可。
迭代器模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以不暴露集合的内部结构，又可以让外部代码透明的访问集合内部的数据。
单例模式（Singleton），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。
让类自身负责保存它的唯一实例，保证没有其它实例可以被创建，并且提供一个访问该实例的方法。
多个线程同时调用GetInstance()方法，会有可能造成创建多个实例，可以用lock加锁的方法解决。
lock会降低系统性能，所以有：
Double-Check Locking（双重锁定），不用让线程每次都加锁，只是在实例未被创建时再加锁，同时也能保证多线程的安全。懒汉式
public static Singleton GetInstance()
{
if (instance == null)
{
lock (syncRoot)
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
}
}

return instance;
}

C#与公共语言运行库提供了一种静态初始化方法，不需要开发人员显示的编写线程安全代码，即可解决多线程环境下不安全的问题。饿汉式
public sealed class Singleton // sealed阻止发生派生，派生可能会增加实例
{
private static readonly Singleton instance = new Singleton();

public static Singleton GetInstance()
{
return instance;
}
}
合成/聚合复用原则（CARP），尽量使用合成/聚合，尽量不使用类继承。
聚合表示一种弱的’拥有‘关系，A对象包含B对象，但B对象不是A对象的一部分；合成是强的’拥有‘关系，是严格的部分和整体关系，部分和整体的生命周期一样。
优先使用对象的合成/聚合有助于保持每个类被封装，并被集中在单个任务上。这样类和类继承层次会保持较小规模，控制它们的大小。

在用继承时，一定要在是’is-a‘的关系时使用。
桥接模式（Bridge），把抽象部分与它的现实部分分离，使它们都可以独立的变化。

实现系统可能有多角度分类，每一种分类都可能变化，那么就把这种多角度分离出来让它们独立的变化，减少它们之间的耦合。
只要真正深入的理解了设计原则，很多设计模式其实就是原则的应用而已，或许在不知不觉中就在使用设计模式了。
命令模式（Command），把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，以及支持可撤销的操作。

命令模式优点：
a. 容易设计一个命令队列。
b. 容易把命令记入日志。
c. 允许接受请求的一方决定是否要否决请求。
d. 容易实现对请求的撤销和重做
e. 容易增加新的具体命令类

敏捷开发原则说，不要为代码添加基于猜测的、实际不需要的功能。如果不清楚一个系统是否需要命令模式，就不要着急实现它，事实上，在需要的时候通过重构实现这个模式并不困难，只有在真正需要如撤销、恢复操作等功能时，把原来的代码重构为命令模式才有意义。
职责链模式（Chain of Responsibility）：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这个对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。

当客户提交一个请求时，请求是沿链传递直至有一个ConcreteHandler对象负责处理它。
接收者和发送者都没有对方的明确信息，且链中的对象自己也不知道链的结构，结果是职责链可简化对象的相互连接，它们仅需保持一个指向其后继者的引用，而不需要保持它所有的候选接受者的引用。
中介者/调停者模式（Mediator），用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使得各对象不需要显式的相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立的改变它们之间的交互。
尽管把一个系统分割成许多对象通常可以增加其可复用性，但对象间相互连接的激增又会降低其可复用性了，因为，大量的连接使得一个对象不可能在没有其它对象的支持下工作，系统表现为一个不可分割的整体，所以对系统的行为进行任何较大的改动就十分困难了。

中介者模式容易在系统中应用，也容易在系统中误用。当系统出现了’多对多‘交互复杂的对象群时，不要急于使用中介者模式，要先反思你的系统在设计上是不是合理。
享元模式（Flyweight），运用共享技术有效的支持大量细粒度的对象。

享元模式可以避免大量非常相似类的开销。在程序设计中，有时需要生成大量细粒度的类实例来表示数据。如果能发现这些实例除了几个参数外基本上都是相同的，有时就能够大幅度的减少需要实例化的类的数量。如果能把那些参数移到类实例的外面，在方法调用时把它们传递进来，就可以通过共享大幅度的减少单个实例的数目。

使用在：
如果一个应用程序使用了大量的对象，而大量的这些对象造成了很大的存储开销时；
还有就是对象的大多数状态可以外部状态，如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象。

在.NET中，字符串string就是运用了Flyweight
解释器模式（Interpreter），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，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

如果一种特定类型的问题发生的频率足够高，那么可能就值得把该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决问题。

正则表达式，HTML

通常当有一个语言需要解释执行，并且你可以把该语言中的句子表示为一个抽象语法树时，可以使用解释器模式。

有了解释器模式，就意味着可以很容易的改变和扩展文法，因为该模式使用类来表示文法规则，你可以使用继承来改变或扩展该文法。也比较容易实现文法，因为定义抽象语法树中的各个节点的累的实现大体相似，都易于直接编写。

解释器模式的不足：解释器模式为文法中的每一条规则至少定义了一个类，因此包含许多规则的文法可能难以管理和维护。建议当文法非常复杂时，使用其他的技术如语法分析程序或编译器生成器来处理。
访问者模式（Visitor），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。

访问者模式适用于数据结构相对稳定的系统，它把数据结构和作用于结构上的操作之间的耦合解脱开，使得操作集合可以相对自由的演化。
访问者模式目的是要把处理从数据结构分离出来。如果系统有比较稳定的数据结构，又有易于变化的算法的话，使用访问者模式比较合适，因为访问者模式使得算法操作的增加变得容易。反之，如果系统的数据结构对象易于变化，经常要增加新的数据对象，就不适合访问者模式。

访问者模式的优点就是增加新的操作很容易，因为增加新的操作就意味着增加一个新的访问者。访问者模式把有关的行为集中到一个访问者对象中。
访问者模式的缺点是使增加新的数据结构变得困难了。

0 0