設(shè)計(jì)模式論文

TOC\o"1-3"\h\u12916第一章設(shè)計(jì)模式的簡(jiǎn)介 2292661.1什么是設(shè)計(jì)模式 2125241.2設(shè)計(jì)模式的基本要素 2197591.3學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式的重要性 2143701.4面向?qū)ο蟮奶卣?382611.4.1封裝 3297851.4.2繼承 3318271.4.3多態(tài) 36840第二章面向?qū)ο蟮膸讉€(gè)基本原則 450542.1面向抽象原則 416632.2“開-閉”原則 4177762.3“多用組合，少用繼承”原則 4289152.4“高內(nèi)聚-弱耦合”原則 527540第三章設(shè)計(jì)模式分類 586153.1行為型模式 5300103.2結(jié)構(gòu)型模式 587143.3創(chuàng)建型模式 6189943.4工廠模式情景舉例 657283.4.1設(shè)計(jì)要求 6129533.4.2設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 712178第四章設(shè)計(jì)模式學(xué)習(xí)總結(jié) 102028致謝 101149參考文獻(xiàn) 11第一章設(shè)計(jì)模式的簡(jiǎn)介1.1什么是設(shè)計(jì)模式設(shè)計(jì)模式（Designpattern）是一套被反復(fù)使用、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過(guò)分類編目的、代碼設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。使用設(shè)計(jì)模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。設(shè)計(jì)面向?qū)ο筌浖容^困難，而設(shè)計(jì)可復(fù)用的面向?qū)ο筌浖透永щy，你必須先找出有關(guān)的對(duì)象，以適當(dāng)?shù)牧６葘⑺麄儦w類，在定義的接口和繼承類，建立對(duì)象之間的相互關(guān)系。你的設(shè)計(jì)應(yīng)該對(duì)手頭的問(wèn)題有針對(duì)性，同時(shí)對(duì)將來(lái)的問(wèn)題有足夠的通用性。設(shè)計(jì)出盡可能少的重復(fù)設(shè)計(jì)模式。有經(jīng)驗(yàn)的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)者能做出良好的設(shè)計(jì)，二新手則面對(duì)眾多選擇無(wú)從下手。設(shè)計(jì)模式使人們可以更加簡(jiǎn)單方便地復(fù)用成功的設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)。1.2設(shè)計(jì)模式的基本要素記錄一個(gè)設(shè)計(jì)模式需要4個(gè)基本要素：（1）名稱：一個(gè)模式的名稱高度包括該模式的本質(zhì)，有利于該行業(yè)統(tǒng)一術(shù)語(yǔ)、便于交流使用。（2）問(wèn)題：描述應(yīng)該在何時(shí)使用模式，解釋設(shè)計(jì)問(wèn)題和問(wèn)題存在的前因后果，描述在怎樣的環(huán)境下使用該模式。（3）方案：描述設(shè)計(jì)的組成部分、他們之間的相互關(guān)系及各自的職責(zé)和協(xié)作方式。（4）效果：描述模式的應(yīng)用效果及使用模式應(yīng)該權(quán)衡的問(wèn)題。主要效果包括使用模式對(duì)系統(tǒng)的靈活性、擴(kuò)充性和復(fù)用性的影響。1.3學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式的重要性一個(gè)好的設(shè)計(jì)系統(tǒng)往往是易維護(hù)、易擴(kuò)展、易復(fù)用的，學(xué)習(xí)好設(shè)計(jì)模式對(duì)提高設(shè)計(jì)能力無(wú)疑是非常有幫助的。設(shè)計(jì)模式的目的不是針對(duì)軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)中的每個(gè)問(wèn)題都給出解決方案，而是針對(duì)某種特定環(huán)境中通常都會(huì)遇到的某種軟件開發(fā)問(wèn)題給出可用的一些解決方案，因此學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式不僅可以使我們使用好這些成功的模式，更重要的是可以是我們更加深刻地理解面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，非常有利于我們更好的使用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言解決設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。1.4面向?qū)ο蟮奶卣麟S著計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備功能的進(jìn)一步提高，使得基于對(duì)象的編程成為可能（面向?qū)ο笳Z(yǔ)言編寫的程序需要消耗更多的內(nèi)存，需要更快的CPU保證其運(yùn)行速度）。基于對(duì)象的編程更加符合人的思維模式，使用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言可以編寫易維護(hù)、易擴(kuò)展和易復(fù)用的程序代碼，更重要的是，面向?qū)ο缶幊坦膭?lì)創(chuàng)造性的程序設(shè)計(jì)。1.4.1封裝面向?qū)ο缶幊痰暮诵乃枷胫痪褪菍?shù)據(jù)核對(duì)數(shù)據(jù)的操作封裝在一起。通過(guò)抽象，即從具體的實(shí)例中抽取共同的性質(zhì)形成一般的概念比如，類的概念。1.4.2繼承繼承是一種由已有的類定義出新類的機(jī)制。利用繼承，可以先定義一個(gè)共有屬性的一般類，根據(jù)該一般類再定義具有特殊屬性的子類，子類繼承一般類的屬性和行為，并根據(jù)需要增加他自己的心得屬性和行為。由繼承而得到的類稱為子類，被繼承的類稱為父類（超類）。Java不支持多重繼承，即子類只能有一個(gè)父類（與C++不同）。1.4.3多態(tài)多態(tài)是面向?qū)ο缶幊痰挠忠环N重要特征。有兩種意義的多態(tài)。一種是操作名稱的多態(tài)，即有多個(gè)操作具有相同的名字，但這些操作所接受的消息類型必須不同。所謂操作名稱的多態(tài)性，是指可以向操作傳遞不同的消息，以便讓對(duì)象根據(jù)響應(yīng)的消息來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的行為。另一種是和繼承有關(guān)的多態(tài)，是指同一個(gè)操作被不同類型對(duì)象調(diào)用時(shí)可能產(chǎn)生不同的行為。第二章面向?qū)ο蟮膸讉€(gè)基本原則2.1面向抽象原則所謂面向?qū)ο缶幊?，是指?dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)類時(shí)，不讓該類面向具體的類，而是面向抽象類或接口，即所設(shè)計(jì)類中的重要數(shù)據(jù)是抽象類或接口聲明的變量，而不是具體類聲明的變量。2.2“開-閉”原則所謂“開-閉”原則，就是讓我們的設(shè)計(jì)對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉。實(shí)際上這句話的本質(zhì)是指當(dāng)一個(gè)設(shè)計(jì)中增加新的模塊時(shí)，不需要修改現(xiàn)有的模塊。在給出一個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先考慮到用戶需求的變化，將應(yīng)對(duì)用戶變化的部分設(shè)計(jì)為對(duì)擴(kuò)展開放，而設(shè)計(jì)的核心部分是經(jīng)過(guò)精心考慮之后確定下來(lái)的基本結(jié)構(gòu)，這部分應(yīng)當(dāng)是對(duì)修改關(guān)閉的，即不能因?yàn)橛脩舻男枨笞兓侔l(fā)生變化，因?yàn)檫@部分不是用來(lái)應(yīng)對(duì)需求變化的。如果一個(gè)設(shè)計(jì)遵守了“開-閉”原則，那么一定是易維護(hù)的，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中增加新的模塊時(shí)，不必去修改設(shè)計(jì)中的核心模塊。2.3“多用組合，少用繼承”原則在許多設(shè)計(jì)中，人們希望系統(tǒng)的類之間盡量使耦合關(guān)系，而不希望是強(qiáng)耦合關(guān)系。設(shè)計(jì)的底層結(jié)構(gòu)中通常會(huì)出現(xiàn)較多的繼承結(jié)構(gòu)，而許多應(yīng)用層需要避開繼承的缺點(diǎn)，而需要組合的優(yōu)點(diǎn)。要合理的使用組合，而不是使用繼承來(lái)獲得方法的復(fù)用，需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的認(rèn)真思考、學(xué)習(xí)和編程實(shí)踐。2.4“高內(nèi)聚-弱耦合”原則如果類中的方法是一組相關(guān)的行為，則稱該類是高內(nèi)聚的，反之稱為低內(nèi)聚。高內(nèi)聚便于類的維護(hù)，而低內(nèi)聚不利于類的維護(hù)。弱耦合就是盡量不要讓一個(gè)類含有太多的其他類的實(shí)力的引用，以避免修改系統(tǒng)的其中一部分會(huì)影響到其他部分。第三章設(shè)計(jì)模式分類3.1行為型模式行為型模式涉及怎樣合理的設(shè)計(jì)對(duì)象之間的交互通信，以及怎樣合理地為對(duì)象分配職責(zé)，讓設(shè)計(jì)富有彈性、易維護(hù)、易復(fù)用。策略模式狀態(tài)模式命令模式中介者模式責(zé)任鏈模式模板方法模式觀察者模式訪問(wèn)者模式3.2結(jié)構(gòu)型模式結(jié)構(gòu)型模式涉及如何組合類和對(duì)象以形成更大的結(jié)構(gòu)，和類有關(guān)的結(jié)構(gòu)型模式設(shè)計(jì)如何合理點(diǎn)的使用繼承機(jī)制，和對(duì)象有關(guān)的結(jié)構(gòu)型模式涉及如何合理的使用對(duì)象機(jī)制。裝飾模式組合模式適配器模式外觀模式代理模式享元模式橋接模式3.3創(chuàng)建型模式創(chuàng)建型模式涉及對(duì)象的實(shí)例化，這類模式的特點(diǎn)是：不讓用戶代碼依賴于對(duì)象的創(chuàng)建或排列方式，避免用戶直接使用new運(yùn)算符創(chuàng)建對(duì)象。工廠方法模式抽象工廠模式生成器模式原型模式單間模式3.4工廠模式情景舉例適合使用工廠方法模式的情景：用戶需要一個(gè)類的子類的實(shí)例，但不希望該類的子類形成耦合。用戶需要一個(gè)類的子類的實(shí)例，但用戶不知道該類有哪些子類可用。3.4.1設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)目前已經(jīng)按照有關(guān)藥品的規(guī)定設(shè)計(jì)一個(gè)抽象類Drug，該抽象類特別規(guī)定了所創(chuàng)建的藥品必須給出藥品的成分及含量。Drug目前有兩個(gè)子類：Paracetamol和Amorolfine。Paracetamol子類負(fù)責(zé)創(chuàng)建氨咖黃敏一類的藥品；Amorolfine子類負(fù)責(zé)創(chuàng)建鹽酸阿莫羅芬一類的藥品。一個(gè)為某藥品開發(fā)的應(yīng)用程序需要使用Drug類的某個(gè)子類的實(shí)例為用戶提供藥品，但是藥店的應(yīng)用程序不能使用Drug的子類的構(gòu)造方法直接創(chuàng)建對(duì)象，因?yàn)樗幍隂](méi)有能力給出藥品的各個(gè)成分的含量，只有藥廠才有這樣的能力。請(qǐng)使用工廠方法模式偉已有系統(tǒng)編寫一個(gè)抽象類，并在其中定義工廠方法，該工廠方法返回Drug類的子類的實(shí)例。3.4.2設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)1.抽象產(chǎn)品按照工廠方法模式，Drug類是工廠方法模式中的抽象產(chǎn)品角色，Drug類代碼：Drug.javapublicabstractclassDrug{Stringconstitute;Stringname;publicStringgetName(){returnname;}publicStringgetConstitute(){returnconstitute;}}2.具體產(chǎn)品按照工廠方法模式，Paracetamol類和Amorolfine類是產(chǎn)品角色，Drug類代碼：Paracetamol.javapublicclassParacetamolextendsDrug{Stringpart1="每粒含乙酰氨基酚";Stringpart2="每粒含咖啡因";Stringpart3="每粒含人工牛黃";Stringpart4="每粒含馬來(lái)酸氯苯";publicParacetamol(Stringname,int[]a){=name;part1=part+":"+a[0]+"毫克\n";part2=part+":"+a[1]+"毫克\n";part3=part+":"+a[2]+"毫克\n";part4=part+":"+a[3]+"毫克\n";constitute=part1+part2+part3+part4;}}Amorolfine.javapublicclassAmorolfineextendsDrug{Stringpart1="每粒含甲硝唑";Stringpart2="每粒含人工牛黃";publicAmorolfine(Stringname,int[]a){=name;part1=part+":"+a[0]+"毫克\n";part2=part+":"+a[1]+"毫克\n";constitute=part1+part2;}}構(gòu)造者按照工廠方法模式，我們編寫了擔(dān)當(dāng)構(gòu)造者角色的接口：DrugCreator，代碼如下：DrugCreator.javapulicinterfaceDrugCreator{publicabstractDruggetDrug();//工廠方法}具體構(gòu)造者按照工廠方法模式，ParaDrugCreator類和AmorDrugCreator類是兩個(gè)具體構(gòu)造者角色，代碼如下：ParaDrugCreator.javapublicclassParaDrugCreatorimplementsDrugCreator{publicDruggetDrug(){int[]a={250,15,1,10};Drugdrug=newParacetamol("氨加黃敏膠囊",a);returndrug;}}AmorDrugCreator.javapublicclassAmorDrugCreatorimplementsDrugCreator{publicDruggetDrug(){int[]a={250,5};Drugdrug=newAmorolfine("甲硝唑膠囊",a);returndrug;}}應(yīng)用程序應(yīng)用程序Appletcation.java使用了上述工廠模式中所涉及的抽象產(chǎn)品、構(gòu)建者以及具體構(gòu)造者，即使用具體構(gòu)造者為用戶提供藥品。Appletcation.javaimportjava.util.*;publicclassAppletcation{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){DrugCreaorcreator=newParaDrugCreator();Drugdrug=creator.getDrug();System.out.println(drug.getName()+"的成分：");System.out.print