那些容易混淆的设计模式，了解一下~

Posted 2021-12-22 涂程

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作者：RicardoMJiang

前言

了解过设计模式的同学都知道，设计模式家族成员非常庞大，具体可以分为3类共23种设计模式
对我们来说，设计模式在种类上实在是有些多了，而且很多设计模式非常类似，让人傻傻分不清
本文主要介绍一些容易混淆的设计模式，以加深对设计模式的理解

本文主要包括以下内容

1. 六大设计原则的介绍
2. 简单工厂、工厂方法与抽象工厂模式的区别
3. 代理，装饰与适配器模式的区别
4. 策略、状态与命令模式的区别

设计原则介绍

众所周知，5大设计原则一般有6个

• 单一职责原则(Single Responsibility Principle, SRP)
• 开闭原则(Open Close Principle, OCP)
• 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)
• 依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle, DIP)
• 接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)
• 迪米特法则(Law of Demeter, LoD),又称最少知识原则(Principle of Least Knowledge)

其中，前5个原则称为SOLID原则

单一职责原则

单一职责原则很简单也很好理解：类的职责应该单一，一个方法只做一件事,这里就不多说了

开闭原则

开闭原则是说程序对扩展开放，对修改关闭：当你的程序需要扩展时，不应该修改原来的代码，而是可以添加一个类来扩展。
比如商品打折，可以更改原来的商品类的getPrice 方法，也可以增加一个子类，重写getPrice方法，通过高层模块，在打折时使用子类。

开闭原则的思想其实是将不变的地方封装起来，将可变的部分暴露出去，这样它们就不会混淆，还可以复用不变的部分，增加扩展性
开闭原则的优点就在于：原来的代码不用更改，而且还可以复用原来的代码

里氏替换原则

里氏替换原则用一句话描述就是：所有引用基类的地方，必须能够使用其子类直接替换，换句话说，所有引用基类的地方必须透明地使用其子类对象。
但是这看起来有点奇怪，因为在Java中，引用基类的地方，本来就可以用子类替换，为什么要提出个原则?
这是因为子类可以重写父类的方法，如果父类中有个加法方法，在子类中重写成减法后，如果使用子类替换父类，会导致意料之外的问题

里氏替换原则告诉我们，继承实际上让两个类耦合性增强了，在子类中尽量不要重写父类得方法，在适当的情况下，可以通过聚合，组合，依赖来解决问题
通用的做法是：如果子类需要重写父类的方法，则可以将原有的继承关系去掉，原来的父类A和子类B都继承一个更通俗的基类，如果B需要使用到A的方法，可以使用组合的方式实现
具体示例可参见:设计模式之里氏替换原则

依赖倒置原则

所谓依赖倒置就是：高层次的模块不应该依赖于低层次的模块，两者都应该依赖于抽象接口
比如一个Person类需要实现收取信息，需要依赖于Message类，这里的Person就是高层次模块，Message就是低层次模块
依赖倒置其实是说,Person不应该依赖于Message的具体实现，而是应该依赖于一个抽象的接口，方便后续扩展

所以说所谓依赖倒置就是面向接口编程，但这个名字的确不是很好理解

接口隔离原则

接口隔离原则简单来说就是：类不应该依赖它不需要的接口,即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上
这与单一职责原则比较像，单一职责原则针对职责，从业务逻辑划分，而接口隔离原则则要求接口的方法尽量少
感觉这跟最小知识原则又比较像，一个类不应该知道它不需要的东西

最小知识原则

最小知识原则也很容易理解：一个对象应该对其他对象有最少的了解。最小知识原则对类的低耦合提出了明确的要求

简单工厂、工厂方法与抽象工厂模式的区别

工厂模式是我们经常用的模式之一，但是由于它可以细分为3种，很容易让人混淆
我们首先列出他们的定义:

1. 简单工厂模式：又称为静态方法工厂模式，是由一个工厂对象决定创建哪一个产品类的实例。
2. 工厂方法模式：创建一个用户创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。工厂方法使一个类的初始化延迟到其子类。
3. 抽象工厂模式：为创建一组相关或者是相互依赖的对象提供一个接口，而不需要指定它们的具体类。

三种模式的UML图如下

可以看出它们的主要区别就在于

1. 简单工厂模式：一个工厂方法创建不同类型的对象
2. 工厂方法模式：一个具体的工厂类负责创建一个具体对象类型
3. 抽象工厂模式：一个具体的工厂类负责创建一系列相关的对象

代理，装饰与适配器模式的区别

在结构型设计模式中，结构相似且比较容易混淆的模式有代理、装饰、适配器模式。首先，我们还是列出它们的定义以及UML图。

1. 代理模式：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问
2. 装饰模式：动态地给一个对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，装饰模式相比生成子类更加灵活
3. 适配器模式：把一个类的接口变换成客户端所期待的另一个接口，从而使原本因接口不匹配而无法工作的两个类能够在一起工作

三种模式的UML图分别如下：

它们的主要区别在于：

1. 代理模式的特点在于隔离，隔离调用类和被调用类的关系，通过一个代理类去调用，因此代理模式不需要传入原有的对象，内部会持有原有对象的实现
2. 装饰器模式特点在于增强，他的特点是被装饰类和所有的装饰类必须实现同一个接口，而且必须持有被装饰的对象，可以无限装饰,被装饰对象通过构造函数传入
3. 适配器的特点在于兼容, 适配器模式需要实现新的接口，代理，装饰器模式是与原对象实现同一个接口，而适配器类则是匹配新接口

总的来说就是如下三句话：

1. 代理模式是将一个类(a)转换成具体的操作类(b).
2. 装饰模式是在一个原有类(a)的基础之上增加了某些新的功能变成另一个类(b).
3. 适配器模式是将一个类(a)通过某种方式转换成另一个类(b).

策略、状态与命令模式的区别

策略，状态与命令模式，这三种设计模式都是行为型设计模式，在结构上又都很像，容易让人混淆，我们也首先来看下它们的定义与UML图

1. 策略模式：定义一组算法，将每个算法都封装起来，并且使它们之间可以互换
2. 状态模式：状态模式中的行为是由状态来决定的，不同的状态下有不同的行为。允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。
3. 命令模式：将一个请求封装成一个对象，从而让你使用不同的请求把客户端参数化，对请求排队或记录请求日志，可以提供命令的撤销和恢复功能

其UML图如下所示

我们可以看到，策略与状态模式，它们的类图居然是一样的.虽然它们类型接口一样，但是它们的本质不一样。
区分这三种模式不要关注在结构上，这三种模式最主要是在使用意图上有区别：

1. 策略模式：策略模式关注的是算法替换的问题，用一个新的算法替换旧算法，或者提供多种算法由调用者选择，算法的自由替换是它实现的重点
2. 状态模式：状态模式策略模式很相似，也是将类的"状态"封装了起来，在执行动作时进行相应的替换，从而实现，类在不同状态下的同一动作显示出不同结果。它与策略模式的区别在于，这种转换是"自动"，"无意识"的。策略模式会控制对象使用什么策略，而状态模式会自动改变状态。状态模式内部维护一个状态，会随着public api的调用进行相应的状态转移。外界不需要知道状态及其变化情况。
3. 命令模式：命令模式则关注的是解耦问题，如何让请求者和执行者解耦是它首先需要解决的，解耦的要求就是把请求的内容封装为一个个命令，由接收者执行。由于封装成了命令，就同时可以对命令进行多种处理，例如通过统一的execute接口执行命令,或者将命令存储起来，后续做撤销或者恢复功能

关于策略模式与状态模式对比的具体示例，可参见：策略模式 VS 状态模式

总结

本文主要介绍了设计模式六大原则，以及几种类似的容易让人混淆的设计模式。
希望可以通过分析比较这几种容易混淆的设计模式，更加深入地了解它们的异同与适用场景，加深对设计模式的了解