軟件開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)

基于設(shè)計(jì)模式的認(rèn)識(shí)與理解摘要：本文從設(shè)計(jì)模式的起源開(kāi)始介紹，通過(guò)對(duì)五種具體常用的設(shè)計(jì)模式的詳細(xì)介紹和分析來(lái)讓讀者更加具體形象的了解設(shè)計(jì)模式并學(xué)會(huì)在實(shí)際工作中應(yīng)用它們。關(guān)鍵字：設(shè)計(jì)模式通用結(jié)構(gòu)圖接口1引言設(shè)計(jì)模式源自建筑學(xué)和人類學(xué)，設(shè)計(jì)模式是面向?qū)ο蠹夹g(shù)的最新進(jìn)展之一?，F(xiàn)在面向?qū)ο蠓治龉ぞ摺D書(shū)和培訓(xùn)都在加入設(shè)計(jì)模式的內(nèi)容，設(shè)計(jì)模式學(xué)習(xí)小組在各地的發(fā)展如火如荼。通常的建議，都是在掌握了基本面向?qū)ο蠹夹g(shù)之后，再學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式。但在學(xué)習(xí)面向?qū)ο蠹夹g(shù)過(guò)程中較早地學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式，對(duì)于加深面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)的理解大有裨益。2設(shè)計(jì)模式的類型設(shè)計(jì)模式總共可以分為三種類型：創(chuàng)建型模式、結(jié)構(gòu)型模式、行為型模式。2.1創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式即以靈活的方式創(chuàng)建對(duì)象的集合，有助于我們?cè)O(shè)計(jì)包含對(duì)象集的應(yīng)用程序：允許我們從單一的代碼塊中創(chuàng)建幾個(gè)可能的集合，但是必須具備如下的屬性：（1）在運(yùn)行時(shí)可以創(chuàng)建集合的多個(gè)版本。（2）約束創(chuàng)建的對(duì)象：例如，確保類只有一個(gè)實(shí)例。創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式主要包括：Factory設(shè)計(jì)模式、AbstractFactory設(shè)計(jì)模式、Prototype（原型）設(shè)計(jì)模式、Singleton（單態(tài)）模式。2.2結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式即代表相關(guān)對(duì)象的集合，有助于我們以鏈表或樹(shù)的形式來(lái)安排對(duì)象集合。結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式主要包括：Composite（復(fù)合）設(shè)計(jì)模式、Decorator（裝飾者）設(shè)計(jì)模式、Adapter（適配器）設(shè)計(jì)模式、Facade設(shè)計(jì)模式、Flyweight（享元）設(shè)計(jì)模式、Proxy（代理）設(shè)計(jì)模式。2.3行為型設(shè)計(jì)模式行為型設(shè)計(jì)模式即在對(duì)象中捕獲行為。行為型設(shè)計(jì)模式主要包括：ChainofResponsibility（職責(zé)鏈）設(shè)計(jì)模式、Command（指令）設(shè)計(jì)模式、Interpreter（解釋器）設(shè)計(jì)模式、Mediator（中介者）設(shè)計(jì)模式、Observer（觀察者）設(shè)計(jì)模式、State（狀態(tài)）設(shè)計(jì)模式、Template（模板）設(shè)計(jì)模式。3設(shè)計(jì)模式的種類設(shè)計(jì)模式總共分為三大類：創(chuàng)建模型、結(jié)構(gòu)模型、行為模型。細(xì)分的話總共有23種設(shè)計(jì)模式。以下是對(duì)幾種模式的介紹。Facade模式Facade模式的意圖是為子系統(tǒng)中的一組接口提供一個(gè)統(tǒng)一接口。這個(gè)模式定義了一個(gè)更高層的接口，使子系統(tǒng)更加容易使用！Facade模式簡(jiǎn)化了對(duì)所需子系統(tǒng)的使用過(guò)程。但是，由于Facade并不完整，因此客戶可能無(wú)法使用某些功能。實(shí)現(xiàn)的步驟分兩步：第一步，定義一個(gè)（或多個(gè)）具備所需接口的新類。第二步，讓新的類使用原有的系統(tǒng)。Facade

不需要使用一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的所有功能，而且可以創(chuàng)建一個(gè)新的類，包含訪問(wèn)系統(tǒng)的所有規(guī)貝0。如果只需要使用系統(tǒng)的部分功能，那么你為新類所創(chuàng)建的API將比原系統(tǒng)的API簡(jiǎn)單的多。希望封裝或者隱藏原系統(tǒng)。希望使用原系統(tǒng)的功能，而且還希望增加一些新的功能。編寫新類的成本小于所有人學(xué)會(huì)使用或者未來(lái)維護(hù)原系統(tǒng)上所需的成本。Adapter模式Adapter模式的意圖是將一個(gè)類的借口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另一個(gè)接口。這種模式使原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作。Facade模式與Adapter模式的比較：在兩個(gè)模式中，都存在既有的類。在Facade模式中，我無(wú)須按某個(gè)接口進(jìn)行設(shè)計(jì)；而在Adapter模式中，則必須按某個(gè)接口進(jìn)行設(shè)計(jì)。（3）在Facade模式中不需要多態(tài)行為，而在Adapter模式中多態(tài)行為可能是需要的。在某些時(shí)候，如果只能按特定接口進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么就必須使用Adapter模式。（4）Fagade模式中的動(dòng)機(jī)是簡(jiǎn)化接口。而在Adapter模式中，盡管也是越簡(jiǎn)單越好，但是設(shè)計(jì)必須遵循一個(gè)已有的接口，不能簡(jiǎn)化任何東西，即使可能存在更簡(jiǎn)單的接口。（5）Facade模式與Adapter模式之間的另一個(gè)差異，就是Facade隱藏了多個(gè)類，而Adapter只隱藏了一個(gè)。將Facade置于一個(gè)非常復(fù)雜的對(duì)象之前，而用Adapter來(lái)包裝幾個(gè)共同實(shí)現(xiàn)所需功能的小對(duì)象，也是可能的。Adapter模式是一個(gè)很常用的模式，它將一個(gè)（或多個(gè)）類的接口轉(zhuǎn)換成我們需要類所具備的另一個(gè)接口。它的實(shí)現(xiàn)方式是：創(chuàng)建一個(gè)具備所需接口的新類，然后包裝原有類的方法，這樣實(shí)際上就包含了被適配的對(duì)象。Bridge模式Bridge模式的意圖是將抽象與其實(shí)現(xiàn)解耦，使它們都可以獨(dú)立地變化。Bridge模式是最難理解的模式，部分原因是它的功能非常強(qiáng)大，適用于很多場(chǎng)合。而且，它還與常見(jiàn)的用繼承來(lái)處理特殊情況的方式背道而馳。但是，它卻是一個(gè)遵循設(shè)計(jì)模式社區(qū)兩大原則的極好例子：“找出變化并封裝之”和“優(yōu)先使用對(duì)象聚集，而不是類繼承”。圖3-3Bridge模式的一般結(jié)構(gòu)圖Bridge模式的實(shí)現(xiàn)過(guò)程分兩步。第一步，將實(shí)現(xiàn)封裝在一個(gè)抽象類中。第二步，在要實(shí)現(xiàn)的抽象的基類中包含一個(gè)實(shí)現(xiàn)的句柄。在Java中，可以在實(shí)現(xiàn)中使用借口來(lái)代替抽象類。Strategy模式Strategy模式的意圖是定義一系列的算法，把它們一個(gè)個(gè)封裝起來(lái)，并且使它們可以相互替換。這個(gè)模式使算法可獨(dú)立于使用它的客戶而變化。對(duì)所需算法的選擇取決于發(fā)出請(qǐng)求的客戶或者要處理的數(shù)據(jù)。如果只有一些不會(huì)變化的算法，就不需要Strategy模式。

圖3-4Strategy模式的通用結(jié)構(gòu)圖Strategy模式是一種定義一系列算法的方法。概念上看，所有這些算法完成都是相同的工作，只是實(shí)現(xiàn)不同。Strategy模式的實(shí)現(xiàn)方式是讓使用算法的類包含一個(gè)抽象類，該抽象類有一個(gè)抽象方法指定如何調(diào)用算法。每個(gè)派生類按需要實(shí)現(xiàn)算法。FactoryMethod模式FactoryMethod模式是一個(gè)旨在幫助創(chuàng)建責(zé)任分配的模式。FactoryMethod模式的意圖是：定義一個(gè)用于創(chuàng)建對(duì)象的接口，讓子類決定實(shí)例化哪一個(gè)類。FactoryMethod使一個(gè)類的實(shí)例化延遲到其子類。FactoryMethod模式已經(jīng)在所有主要的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)了：（1）在Java中，集合的iterator方法是工廠方法。這一方法返回被請(qǐng)求集合的迭代器的正確類型。（2）在C#中，集合實(shí)現(xiàn)了Innumerable接口。這一接口定義了GetEnumerator方法，這是一個(gè)獲取集合迭代器的工廠方法。（3）在C++中，用到的工廠方法包括begin（）和end（）。所有這些情況下，用來(lái)獲取正確迭代器的方法都使用了FactoryMethod模式。ProductCreatorFactoryMethod()AnOperation()—InAnOperation(),Havethefollowing;.Product=FactoryMethod()LkConcreteProduct?ConcreteCreatorReturnnewConcreteProductFactoryMethod()圖3-5FactoryMethod模式的通用結(jié)構(gòu)圖FactoryMethod模式的實(shí)現(xiàn)方法是在抽象類中使用一個(gè)抽象方法（即C++的純虛函數(shù)）。需要實(shí)例化一個(gè)被包含對(duì)象的時(shí)候抽象類的代碼將引用此方法，但是不知道需要的對(duì)象是哪一個(gè)。FactoryMethod模式是一個(gè)很簡(jiǎn)單的模式，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)不斷用到。它可以用于需要將對(duì)象實(shí)例化的規(guī)則推遲到某個(gè)派生類的情況。在這種情況下，將方法的實(shí)現(xiàn)放在負(fù)責(zé)該行為的對(duì)象中，最自然。4結(jié)語(yǔ)設(shè)計(jì)模式為我們的軟件開(kāi)發(fā)提供了非常有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)和方法。誦過(guò)在開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)中使用設(shè)計(jì)模式的經(jīng)驗(yàn)證明，設(shè)計(jì)模式既可以幫助開(kāi)發(fā)人員個(gè)人的學(xué)習(xí)，也可以幫助團(tuán)隊(duì)的提高。這是因?yàn)椋?jīng)驗(yàn)較少的團(tuán)隊(duì)成員能夠親眼看到已經(jīng)掌握設(shè)計(jì)模式的資深開(kāi)發(fā)人員如何從中獲益，他們會(huì)更加自豪、主動(dòng)地學(xué)習(xí)這些強(qiáng)大的知識(shí)。大多數(shù)設(shè)計(jì)模式還能使軟件更容易修改和維護(hù)。其原因在于，它們都是久經(jīng)考驗(yàn)的解決方案。所以，它們的結(jié)構(gòu)都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展形成的，比新構(gòu)思的解決方案更善于應(yīng)對(duì)變化。而且，這些模式所用代碼往往更易于理解，從而使代碼更易維護(hù)。設(shè)計(jì)模式還有一個(gè)好處是，你或者你的團(tuán)隊(duì)可以在不使用巨型繼承層次結(jié)構(gòu)的情況下，為復(fù)雜問(wèn)題創(chuàng)建出設(shè)計(jì)方案。同樣，即使