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                  和:http://www.uml.org.cn/sjms/201211023.asp

一.基本概念

    设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的;设计模式使代码编写真正工程化;设计模式是软件工程的基石脉络,如同大厦的结构一样。

设计模式主要是基于以下的面向对象设计原则。

 

  • 对接口编程而不是对实现编程。
  • 优先使用对象组合而不是继承。

 

四大类设计模式:

   1.创造模式:

         这些设计模式提供了一种创建对象而隐藏创建逻辑的方法,而不是直接使用 new 操作符来实例化对象。 这使程序在决定对于给定的用例需要创建哪些对象时具有更大的灵活性,包括:单例模式,原型模式,工厂模式,抽象工厂模式,建造者模式

   2.结构模式:

         这些设计模式涉及类和对象组成。 继承概念用于组成接口并定义方法组合对象以获得新功能,包括:组合模式,桥接模式,装饰者模式,外观模式,享元模式,代理模式,适配器模式。

   3.行为模式:

        这些设计模式是特别侧重于对象之间的通信,包括:责任链模式,模板模式,备忘录模式,观察者模式,策略模式,调 节者模式,状态模式,访问者模式,迭代器模式,解释器模式,命令模式。

   4.J2EE模式:

         这些设计模式特别涉及表示层。 这些模式由Sun Java Center标识,包括:

 

  • MVC 模式(MVC Pattern)
  • 业务代表模式(Business Delegate Pattern)
  • 组合实体模式(Composite Entity Pattern)
  • 数据访问对象模式(Data Access Object Pattern)
  • 前端控制器模式(Front Controller Pattern)
  • 拦截过滤器模式(Intercepting Filter Pattern)
  • 服务定位器模式(Service Locator Pattern)
  • 传输对象模式(Transfer Object Pattern)

 

二模式关系图

                           设计模式简介六大原则

 

三.设计模式六大原则:

   1.单一职责原则

         定义:不要存在多于一个导致类变更的原因。通俗的说,即一个类只负责一项职责。 

         例如:类T负责两个不同的职责:职责P1,职责P2。当由于职责P1需求发生改变而需要修改类T时,有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。

 

         解决方案:遵循单一职责原则。分别建立两个类T1、T2,使T1完成职责P1功能,T2完成职责P2功能。这样,当修改类T1时,不会使职责P2发生故障风险;同理,当修改      T2时,也不会使职责P1发生故障风险。

         所以在使用设计模式时,尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承,因此也叫合成复用原则。

   2.里氏替换原则

          定义1:如果对每一个类型为 T1的对象 o1,都有类型为 T2 的对象o2,使得以 T1定义的所有程序 P 在所有的对象    o1 都代换成 o2 时,程序 P 的行为没有发生变化,那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。

         定义2:所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

         问题由来:有一功能P1,由类A完成。现需要将功能P1进行扩展,扩展后的功能为P,其中P由原有功能P1与新功能P2    组成。新功能P由类A的子类B来完成,则子类B在完成新功能P2的同时,有可能会导致原有功能P1发生故障。

         解决方案:当使用继承时,遵循里氏替换原则。类B继承类A时,除添加新的方法完成新增功能P2外,尽量不要重写父类A的方法,也尽量不要重载父类A的方法。

         继承包含这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法(相对于抽象方法而言),实际上是在设定一系列的规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约,但是如果子类对这些非抽象方法任意修改,就会对整个继承体系造      成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

         继承作为面向对象三大特性之一,在给程序设计带来巨大便利的同时,也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性,程序的可移植性降低,增加了对象间的耦合性,如果一个类被其他的类所继承,则当这个类需要修改时,必须考虑      到所有的子类,并且父类修改后,所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。

子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义:

  • 子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。
  • 子类中可以增加自己特有的方法。
  • 当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。
  • 当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值)要比父类更严格。

 3.依赖倒置原则

    定义:高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖其抽象;抽象不应该依赖细节;细节应该依赖抽象。  

    问题:类A直接依赖类B,假如要将类A改为依赖类C,则必须通过修改类A的代码来达成。这种场景下,类A一般是高层模块,负责复杂的业务逻辑;类B和类C是低层模块,负责基本的原子操作;假如修改类A,会给程序带来不必要的风险。

    解决方案:将类A修改为依赖接口I,类B和类C各自实现接口I,类A通过接口I间接与类B或者类C发生联系,则会大大降低修改类A的几率。

   依赖倒置原则的核心思想是面向接口编程。

   传递依赖关系有三种方式

        接口传递

        构造方法传递

        setter方法传递
   在实际编程中,一般需要做到如下3点:

  • 低层模块尽量都要有抽象类或接口,或者两者都有。
  • 变量的声*明类型尽量是抽象类或接口。
  • 使用继承时遵循里氏替换原则。

依赖倒置原则的核心就是要我们面向接口编程

4.接口隔离原则

       定义:客户端不应该依赖它不需要的接口;一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。 
       问题:类A通过接口I依赖类B,类C通过接口I依赖类D,如果接口I对于类A和类B来说不是最小接口,则类B和类D必须去实现他们不需要的方法。

       解决方案:将臃肿的接口I拆分为独立的几个接口,类A和类C分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则。

采用接口隔离原则对接口进行约束时,要注意以下几点:

  • 接口尽量小,但是要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活性是不挣的事实,但是如果过小,则会造成接口数量过多,使设计复杂化。所以一定要适度。
  • 为依赖接口的类定制服务,只暴露给调用的类它需要的方法,它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务,才能建立最小的依赖关系。
  • 提高内聚,减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

运用接口隔离原则,一定要适度,接口设计的过大或过小都不好。设计接口的时候,只有多花些时间去思考和筹划,才能准确地实践这一原则。

5.迪米特法则(最少知道原则)

   定义:一个对象应该对其他对象保持最少的了解。

   问题:类与类之间的关系越密切,耦合度越大,当一个类发生改变时,对另一个类的影响也越大。

   解决方案:尽量降低类与类之间的耦合。

 6.开闭原则

   定义:一个软件实体如类,模块和函数应该对扩展开放,对修改关闭。

   问题:在软件的生命周期内,因为变化,升级和维护等原因需要对原有代码进行修改时,可能会给旧的代码中引入错误,也可能会使我们不得不对整个功能进行重构,并且需要原有代码进行重新测试。

   解决方案:当软件需要变化时,尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现变化。用抽象构建框架,用实现扩展细节。因为抽象灵活性好,适应性广,只要抽象的合理,可以基本保持软件架构的稳定。而软件中易变的细节,我们用从抽象派生的实现类来进行扩展,当软件需要发生变化时,我们只需要根据需求重新派生一个实现类来扩展就可以了。当然前提是我们的抽象要合理,要对需求的变更有前瞻性和预见性才行。

  只要前五项原则坚持好,程序自然就是符合开闭原则。

      单一职责原则告诉我们实现类要职责单一;里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系;依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程;接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一;迪米特法则告诉我们要降低耦合。而开闭原则是总纲,他告诉我们要对扩展开放,对修改关闭。

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