设计模式介绍

Posted 2021-04-25 JavaAnything

设计模式相信很多人都应该听过，但是具体是什么可能就有点说不出个所以然，因为你只是听过，但是没有经过系统性的学习，所以很难说出设计模式到底是什么，在接下来的一段时间我将带领大家一起进入手撕设计模式阶段的学习。

GOF（四人帮，全拼 Gang of Four）

在 1994 年，由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名为 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software（中文译名：设计模式 - 可复用的面向对象软件元素） 的书，该书首次提到了软件开发中设计模式的概念。

他们所提出的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。

设计模式概念：

软件设计模式（Software Design Pattern），又称设计模式，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。它描述了在软件设计过程中的一些不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。也就是说，它是解决特定问题的一系列套路，是前辈们的代码设计经验的总结，具有一定的普遍性，可以反复使用。其目的是为了提高代码的可重用性、代码的可读性和代码的可靠性。设计模式的本质是面向对象设计原则的实际运用，是对类的封装性、继承性和多态性以及类的关联关系和组合关系的充分理解。

学习设计模式的意义：

• 可以提高程序员的思维能力、编程能力和设计能力。

• 使程序设计更加标准化、代码编制更加工程化，使软件开发效率大大提高，从而缩短软件的开发周期。

• 使设计的代码可重用性高、可读性强、可靠性高、灵活性好、可维护性强。

• 使程序呈现高内聚，低耦合的特性

设计模式的七大原则：

• 单一职责原则：单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）又称单一功能原则，由罗伯特·C.马丁（Robert C. Martin）于《敏捷软件开发：原则、模式和实践》一书中提出的。这里的职责是指类变化的原因，单一职责原则规定一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因，否则类应该被拆分（There should never be more than one reason for a class to change）。

• 接口隔离原则：接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）要求程序员尽量将臃肿庞大的接口拆分成更小的和更具体的接口，让接口中只包含客户感兴趣的方法,它强调降低依赖，降低耦合。

• 依赖倒转原则：依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle，DIP）这个原则是开闭原则的基础。其核心思想是：要面向接口编程，不要面向实现编程。

• 里氏替换原则：里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）是面向对象设计的基本原则之一。里氏替换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。里氏替换原则是继承复用的基石，只有当派生类可以替换掉基类，且软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化，而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏替换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

• 开闭原则：开闭原则（Open Close Principle，OCP）指的是软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。简言之，是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。

• 迪米特法则：迪米特法则（Law of Demeter，LoD）又叫最少知道原则。它指的是一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

• 合成复用原则：合成复用原则（Composite Reuse Principle，CRP）又叫组合/聚合复用原则。它要求在软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。如果真的要使用继承关系，则必须严格遵循里氏替换原则。合成复用原则同里氏替换原则相辅相成的，两者都是开闭原则的具体实现规范。

设计模式的分类：

• 创建型：对象实例化的模式，创建型模式用于解耦对象的实例化过程。

• 结构型：把类或对象结合在一起形成一个更大的结构。

• 行为型：类和对象如何交互，及划分责任和算法。

如下图所示：

23种设计模式的特点：

• 单例模式：某个类只能有一个实例，提供一个全局的访问点。

• 工厂方法模式：定义一个创建对象的接口，让子类决定去实例化哪个类。

• 抽象工厂模式：创建相关或依赖对象的家族，而无需明确指定具体类。

• 建造者模式：封装一个复杂对象的构建过程，并可以按步骤构造。

• 原型模式：通过复制现有的实例来创建新的实例。

• 适配器模式：将一个类的方法接口转换成客户端希望的另外一个接口。

• 桥接模式：将抽象部分和它的实现部分分离，使它们都可以独立的变化。

• 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。

• 装饰模式：动态的给对象添加新的功能。

• 外观模式：对外提供一个统一的方法，来访问子系统中的一组接口。

• 享元模式：通过共享技术来有效的支持大量细粒度的对象。

• 代理模式：为其他对象提供一个代理，以便控制这个对象的访问。

• 访问者模式：在不改变数据结构的前提下，增加一组作用于对象元素的新功能。

• 模板模式：定义一个算法结构，而将一些步骤延迟到子类实现。

• 策略模式：定义一系列算法，把它们封装起来，并且使它们可以相互替换。

• 状态模式：允许一个对象在其对象内部状态改变时改变它的行为。

• 观察者模式：对象间的一对多的依赖关系。

• 备忘录模式：在不破坏封装的前提下，保持对象的内部状态。

• 中介者模式：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。

• 迭代器模式：一种遍历访问聚合对象中各个元素的方法，且不暴露该对象的内部结构。

• 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。

• 命令模式：将命令请求封装为一个对象，使得可以用不同的请求来进行参数化。

• 责任链模式：将请求的发送者和接收者解耦，使得多个对象都有处理这个请求的机会。

至此，软件设计模式的介绍就基本上讲解完毕了，后续我会对这23种不同的设计模式进行一一讲解，敬请期待。