设计模式概要简介

    什么是设计模式？——为解决某一类普遍存在的问题而提供的一种解决方案。使用设计模式的目的是为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。为什么要提倡“Design Pattern呢？根本原因是为了代码复用，增加可维护性。那么怎么才能实现代码复用呢？面向对象有几个原则：单一职责原则 （Single Responsiblity Principle SRP）开闭原则（Open Closed Principle，OCP）、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）、依赖倒转原则（Dependency Inversion Principle，DIP）、接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）、合成/聚合复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle，CARP）、最小知识原则（Principle of Least Knowledge，PLK，也叫迪米特法则）。开闭原则具有理想主义的色彩，它是面向对象设计的终极目标。其他几条，则可以看做是开闭原则的实现方法。设计模式就是实现了这些原则，从而达到了代码复用、增加可维护性的目的。

开闭原则

此原则是由Bertrand Meyer提出的。原文是：“Software entities should be open for extension,but closed for modification”。就是说模块应对扩展开放，而对修改关闭。模块应尽量在不修改原（是“原”，指原来的代码）代码的情况下进行扩展。那么怎么扩展呢？我们看工厂模式“factory pattern”：假设中关村有一个卖盗版盘和毛片的小子，我们给他设计一“光盘销售管理软件”。我们应该先设计一“光盘”接口。如图：

[pre]

______________

|<>|

| 光盘 |

|_____________|

|+卖() |

| |

|_____________|

[/pre]

而盗版盘和毛片是其子类。小子通过“DiscFactory”来管理这些光盘。代码为：

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public class DiscFactory{

public static 光盘

getDisc(Stringname){

        return(光盘)Class.forName(name).newInstance();

    }

}

有人要买盗版盘，怎么实现呢？

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public class 小子{

public static void main(String[] args){

光盘 d = DiscFactory.getDisc("盗版盘");

d.卖();

}

}

如果有一天，这小子良心发现了，开始卖正版软件。没关系，我们只要再创建一个“光盘”的子类“正版软件”就可以了，不需要修改原结构和代码。怎么样？对扩展开放，对修改关闭——“开闭原则”。

工厂模式是对具体产品进行扩展，有的项目可能需要更多的扩展性，要对这个“工厂”也进行扩展，那就成了“抽象工厂模式”。

里氏代换原则

里氏代换原则是由Barbara Liskov提出的。如果调用的是父类的话，那么换成子类也完全可以运行。比如：

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光盘 d = new 盗版盘();

d.卖();

要将“盗版盘”类改为“毛片”类，没问题，完全可以运行。Java编译程序会检查程序是否符合里氏代换原则。还记得java继承的一个原则吗？子类override方法的访问权限不能小于父类对应方法的访问权限。比如“光盘”中的方法“卖”访问权限是“public”，那么“盗版盘”和“毛片”中的“卖”方法就不能是protected或private，编译不能通过。为什么要这样呢？你想啊：如果“盗版盘”的“卖”方法是private。那么下面这段代码就不能执行了：

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光盘 d = new 盗版盘();

d.卖();

可以说：里氏代换原则是继承复用的一个基础。

依赖倒转原则

指在软件里面，把父类都替换成它的子类，程序的行为没有变化。简单的说，子类型能够替换掉它们的父类型。依赖性倒转其实可以说是面向对象设计的标志，用哪种语言编程并不是很重要。

接口隔离原则

定制服务的例子，每一个接口应该是一种角色，不多不少，不干不该干的事，该干的事都要干。

合成/聚合复用

合成/聚合复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle，CARP）经常又叫做合成复用原则。合成/聚合复用原则就是在一个新的对象里面使用一些已有的对象，使之成为新对象的一部分；新的对象通过向这些对象的委派达到复用已有功能的目的。它的设计原则是：要尽量使用合成/聚合，尽量不要使用继承。

就是说要少用继承，多用合成关系来实现。我曾经这样写过程序：有几个类要与数据库打交道，就写了一个数据库操作的类，然后别的跟数据库打交道的类都继承这个。结果后来，我修改了数据库操作类的一个方法，各个类都需要改动。“牵一发而动全身”！面向对象是要把波动限制在尽量小的范围。

在Java中，应尽量针对Interface编程，而非实现类。这样，更换子类不会影响调用它方法的代码。要让各个类尽可能少的跟别人联系，“不要与陌生人说话”。这样，城门失火，才不至于殃及池鱼。扩展性和维护性才能提高。

最少知识原则

也叫迪米特法则。不要和陌生人说话，即一个对象应对其他对象有尽可能少的了解。

综述

设计模式使人们可以更加简单方便地复用成功的设计和体系结构。将已证实的技术表述成设计模式也会使新系统开发者更加容易理解其设计思路。

设计模式分为三种类型，共23种。

• 创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、建造者模式、工厂模式、原型模式。
• 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。
• 行为型模式：模版方法模式、命令模式、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)、访问者模式。

按字典序排列简介如下。

Abstract Factory（抽象工厂模式）：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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Factory Method（工厂模式）：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。

Flyweight（享元模式）：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

Interpreter（解析器模式）：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。

Mediator（中介模式）：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。

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。

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。

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。

Proxy（代理模式）：为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

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。 单例模式是最简单的设计模式之一，但是对于Java的开发者来说，它却有很多缺陷。在九月的专栏中，David Geary探讨了单例模式以及在面对多线程（multi-threading）、类装载器（class loaders）和序列化（serialization）时如何处理这些缺陷。

State（状态模式）：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。

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。

Template Method（模板方法模式）：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 Method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。

从下一节开始，详细描述以下每一种设计模式。