图解设计模式-笔记

Posted 2021-04-25 IBIT程序猿

    这几天撸了一下杨文轩翻译的《图解设计模式》，然后按照他的思路，做了下面的笔记。本文仅记录我认为关键的笔记，想深入了解设计模式的童鞋们，请购买正版书。

引言

文章的组织结构没有按照书本的组织结构，而是按照 GoF 设计模式分类（创建型、结构型和行为型）。每个设计模式的组织方式大致按照（角色 -> 类图 -> 示例类图）的方式说明。

创建型模式

工厂模式（Factory Method）

将实例的生成交给子类

工厂模式中的角色

• Product（产品）：抽象类，定义生成的那些实例所持有的接口（API）

• Creator（创建者）：负责生成 Product 角色的抽象类

• ConcreteProduct（具体产品）：定义具体产品

• ConcreteCreator（具体创建者）：负责生产具体产品

工厂模式类图

工厂模式示例类图

抽象工厂模式（Abstract Factory）

将关联零件组装成产品

抽象工厂模式中的角色

• AbstractProduct（抽象产品）：负责定义 AbstractFactory 角色所生成的抽象零件和产品的接口（API）

• AbstractFactory（抽象工厂）：负责定义用于生成抽象产品的接口（API）

• ConcreteProduct（具体产品）：负责实现 AbstractProduct 角色的接口（API）

• ConcreteFactory（具体工厂）：负责实现 AbstractFactory 角色的接口（API）

抽象工厂模式类图

抽象工厂模式示例类图

单例模式（Singleton）

只有一个实例

单例模式中的角色

• Singleton：唯一实例

单例模式类图

建造者模式（Builder）

组装复杂的实例

建造者模式中的角色

• Builder（建造者）：负责定义用于生成实例的接口（API）

• ConcreteBuilder（具体的建造者）：负责实现 Builder 角色的接口的类（API）

• Director（监工）：负责使用Builder 角色的接口（API）来生成实例

建造者模式类图

建造者模式示例类图

原型模式（Prototype）

通过复制生成实例

原型模式中的角色

• Prototype（原型）：负责定义用于复制现有实例来生成新实例的方法

• ConcretePrototype（具体的原型）：负责实现复制现有的实例并生成新的实例的方法

• Client（使用者）：负责使用复制实例的方法生成新的实例

原型模式类图

原型模式示例类图

结构型模式

适配器模式（Adapter）

加个“适配器”以便于复用

适配器模式中的角色

• Target（对象）：该角色负责定义所需的方法

• Client（请求者）：该角色负责使用 Target 角色定义的方法进行具体处理

• Adaptee（被适配）：持有特定方法的角色

• Adapter（适配）：使用 Adaptee 角色的方法来满足 Target 角色的需求

适配器模式分类

• 类适配器模式：使用继承的适配器

• 对象适配器模式：使用委托的适配器

适配器模式类图

• 类适配器模式

• 对象适配器模式

适配器模式示例类图

• 类适配器模式

• 对象适配器模式

适配器模式拓展（版本升级与兼容性）

• 提高与旧版本软件的兼容性的 Adapter 模式

桥接模式（Bridge）

将类的功能层次结构与实现层次结构分离

结构的基础概念

• 类的功能层次结构

• 父类具有基本功能

• 在子类中增加新的功能

• 类的实现层次结构

• 父类通过声明抽象方法来定义接口（API）

• 子类通过实现具体方法来实现接口（API）

桥接模式中的角色

• Abstraction（抽象化）：使用 Implementor 角色的方法定义了基本功能

• RefinedAbstraction（改善后的抽象化）：在 Abstraction 的基础上增加新功能的角色

• Implementor（实现者）：定义了用于实现 Abstraction 角色的接口（API）的方法

• ConcreteImplementor（具体实现者）：负责实现在 Implementor 角色中定义的接口（API）

桥接模式类图

桥接模式示例类图

组合模式（Composite）

容器与内容的一致性

一致性基础概念

容器和内容当作是同一种对象。

组合模式中的角色

• Leaf（叶子）：表示“内容”的角色，在该角色不能放入其他对象

• Composite（复合物）：表示容器的角色，可以放入 Leaf 和 Composite 角色

• Component：使 Leaf 和 Composite 具有一致性的角色

• Client：使用 Composite 模式的角色

组合模式类图

组合模式示例类图

装饰器模式（Decorator）

装饰边框与被装饰物的一致性

装饰器模式中的角色

• Component：增加功能时的核心角色，定义基础的接口（API）

• ConcreteComponent：实现Component 角色所定义的接口（API）

• Decorator（装饰物）：该角色具有与 Component角色相同的接口（API），在它内部保存了被装饰的对象（Component角色）

• ConcreteDecorator（具体的装饰物）：具体的 Decorator 角色

装饰器模式类图

装饰器模式示例类图

外观（窗口）模式（Facade）

简单窗口

外观模式中的角色

• Facade（窗口）：代表构成系统许多其他角色的“简单窗口”，向系统外部提供高层的接口（API）

• 构成系统的许多其他角色：各自完成自己的工作，被 Facade 角色调用进行工作，但是它们不会调用 Facade 角色的接口

外观模式类图

外观模式示例类图

享元（轻量级）模式（Flyweight）

共享对象，避免浪费

享元模式中的角色

• Flyweight（轻量级）：表示那些实例会被共享的类

• FlyweightFactory（轻量级工厂）：生成 Flyweight 角色的工厂，维护 Flyweight 池

• Client（请求者）：使用 FlyweightFactory 角色生成 Flyweight 角色

享元模式类图

享元模式示例类图

代理模式（Proxy）

只在必要时生成实例

代理模式中的角色

• Subject（主体）：定义了使 Proxy 角色和RealSubject 角色之间具有一致性的接口

• Proxy（代理人）：代理人，自身无法处理的工作，交给 RealSubject 处理

• RealSubject（实际的主体）：实际的主体，处理 Proxy 无法处理的工作

代理模式类图

代理模式示例类图

行为型模式

责任链模式（Chain of Responsibility）

推卸责任

责任链模式中的角色

• Handler（处理者）：定义了处理请求的接口，当前 Handler 无法请求，则将请求转给下一个 Handler

• ConcreteHandler（具体处理者）：处理请求的具体角色

• Client（请求者）：向第一个 ConcreteHandler 发送请求的角色

责任链模式类图

责任链模式示例类图

命令模式（Command）

命令也是类

命令模式中的角色

• Command（命令）：负责定义命令的接口（API）

• ConcreteCommand（具体的命令）：负责实现 Command 角色定义的接口（API）

• Receiver（接收者）：Command 角色执行命令时的对象，也称为命令的接收者

• Client（请求者）：负责生成 ConcreteCommand 角色并分配 Receiver 角色

• Invoker（发动者）：开始执行命令的角色，调用 Command 角色中定义的接口（API）

命令模式类图

命令模式时序图

命令模式示例类图

命令模式示例时序图

解析器模式（Interpreter）

语法规则也是类

修改程序思路转变

• 常用解决方案

• 引入 interpreter 模式

解析器模式中的角色

• AbstractExpression（抽象表达式）：定义语法树节点的共同接口

• TerminalExpression（终结符表达式）：对应 BNF 中终结符表达式

• NonterminalExpression（非终结符表达式）：对应 BNF 中的非终结符表达式

• Context（文脉、上下文）：为解析器进行语法解析提供必要的信息

• Client（请求者）：调用 TerminalExpression 角色和 NonterminalExpression 角色

解析器模式类图

迭代器模式（Iterator）

一个一个遍历

迭代器模式中的角色

• Iterator（迭代器）：该角色负责定义按顺序逐个遍历元素的接口（API）

• ConcreteIterator（具体的迭代器）：该角色负责实现 Iterator 角色所定义的接口（API）

• Aggregate（集合）：该角色负责定义创建 Iterator 角色的接口（API）

• ConcreteAggregate（具体集合）：该角色负责实现 Aggregate 角色所定义的接口（API）

迭代器模式类图

迭代器模式示例类图

中介者（仲裁者）模式（Mediator）

只有一个仲裁者

中介者模式中的角色

• Mediator（仲裁者、中介者）：负责定义与 Colleague 角色进行通信和做出决定的接口（API）

• ConcreteMediator（具体的仲裁者、中介者）：负责实现 Mediator 角色的接口（API）

• Colleague（同事）：负责定义与 Mediator 角色进行通信的接口（API）

• ConcreteColleague（具体的同事）：负责实现 Colleague 角色的接口（API）

中介者模式类图

中介者模式示例类图

备忘录（纪念品）模式（Memento）

保存对象状态

备忘录模式中的角色

• Originator（生成者）：负责生成或者恢复Memento

• Memento（纪念品、备忘录）：Memento 角色会将 Originator 角色的内部信息整合在一起。通过宽、窄接口控制信息的访问。

• wide interface -- 宽接口：指所有用于获取恢复对象状态信息的方法的集合，供Originator 使用

• narrow interface -- 窄接口：有限的内部信息，防止信息泄露，供 Caretaker 使用

• Caretaker（负责人）：通过 Originator 获取Memento，并保存

备忘录模式类图

备忘录模式示例类图

观察者模式（Observer）

发送状态变化通知

观察者模式中的角色

• Subject（被观察对象）：定义了注册观察者和删除观察者的方法，还声明了“获取现在的状态”的方法

• ConcreteSubject（具体的观察对象）：具体的被观察对象，当自身状态发生变化后，它会通知所有已经注册的 Observer 角色

• Observer（观察者）：负责接收来自 Subject 角色的状态变化的通知，声明了 update 方法

• ConcreteObserver（具体的观察者）：具体的观察者

观察者模式类图

观察者模式示例类图

状态模式（State）

用类表示状态

状态模式中的角色

• State（状态）：定义不同状态进行不同的处理的接口（API），该接口（API）是那些处理内容依赖于状态的方法的集合

• ConcreteState（具体的状态）：表示各个就具体的状态，实现了 State 接口

• Context（状况、前后关系、上下文）：持有表示当前状态的 ConcreteState 角色，还定义供外部调用这使用 State 模式的接口

状态模式类图

状态模式示例类图

策略模式（Strategy）

整体地替换算法

策略模式中的角色

• Strategy（策略）：负责决定实现策略所必须的接口（API）

• ConcreteStrategy（具体的策略）：负责实现Strategy 角色的接口（API）

• Context（上下文）：负责使用 Strategy 角色

策略模式类图

策略模式示例类图

模板模式（Template）

将具体处理交给子类

模板模式中的角色

• AbstractClass（抽象类）：AbstractClass 角色不仅负责实现模板方法，还要负责声明在模板方法中所使用的抽象方法

• ConcreteClass（具体类）：该角色负责具体实现 AbstractClass 角色中定义的抽象方法

模板模式类图

模板模式示例类图

访问者模式（Visitor）

访问数据结构并处理数据

观察者模式中的角色

• Visitor（访问者）：负责对数据结构中的每个具体元素（ConcreteElement）声明一个用于访问的 visit 方法

• ConcreteVisitor（具体访问者）：负责实现 Visitor 角色所定义的接口（API）

• Element（元素）：表示 Visitor 角色的访问对象。它声明了接受访问者的 accept 方法

• ConcreteElement（具体元素）：负责实现 Element 角色所定义的接口（API）

• ObjectStructure（对象结构）：负责处理Element 角色的集合

观察者模式类图

观察者模式示例类图

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