《設計模式王維雄》課件

設計模式設計模式是軟件開發(fā)中可重用的解決方案，幫助開發(fā)者設計優(yōu)雅、可擴展的代碼。設計模式提供通用的解決方案，用于處理常見設計問題。設計模式概述1定義設計模式是一套經(jīng)過驗證的、可復用的解決方案，用于解決軟件設計中常見的難題。2目的設計模式旨在提高代碼的可重用性、可維護性和可擴展性，同時降低代碼的復雜度。3種類設計模式分為三大類：創(chuàng)建型、結構型和行為型，每類都包含多種不同的模式。4價值設計模式可以幫助開發(fā)者快速構建高質量的軟件系統(tǒng)，并提高團隊協(xié)作效率。設計模式的歷史發(fā)展早期萌芽20世紀70年代，面向對象編程興起，設計模式的概念開始出現(xiàn)。一些優(yōu)秀的設計方案被總結和傳播，如“GangofFour”模式。設計模式的誕生1994年，《設計模式：可復用面向對象軟件的基礎》出版，標志著設計模式的正式誕生。該書將23種常見的設計模式進行了分類和總結，成為設計模式領域的經(jīng)典著作。面向對象設計原則封裝隱藏內部實現(xiàn)細節(jié)，僅對外暴露必要接口，提高代碼可維護性和可重用性。抽象提取共性，忽略差異，定義通用接口或抽象類，增強代碼靈活性。繼承實現(xiàn)代碼復用，子類繼承父類屬性和方法，擴展功能，減少代碼冗余。多態(tài)不同對象對相同消息做出不同反應，提高代碼靈活性，增強系統(tǒng)可擴展性。單一職責原則專注單一功能每個類或模塊只負責一項特定的功能。降低耦合度專注單一職責，減少代碼依賴，提升模塊獨立性。代碼可讀性提高代碼可讀性和可維護性，方便代碼修改和測試。開閉原則擴展性設計模式在軟件設計中至關重要，因為它可以提高代碼的可維護性和擴展性，同時降低軟件開發(fā)的成本?？删S護性設計模式可以有效地解決軟件開發(fā)中一些常見的問題，比如如何設計可擴展、可維護的代碼，如何降低代碼的復雜度等等。復用性設計模式可以提高代碼的復用性，避免重復造輪子，提高開發(fā)效率，降低開發(fā)成本。里氏替換原則子類可替換父類子類對象可以替換父類對象，不影響程序的正常運行。保證了代碼的擴展性，并降低了維護成本。依賴倒置原則11.高層模塊不應該依賴于低層模塊，兩者都應該依賴于抽象。22.抽象不應該依賴于細節(jié)，細節(jié)應該依賴于抽象。33.降低耦合度通過引入抽象，可以降低模塊之間的耦合度，提高代碼的可維護性和可擴展性。44.易于測試依賴倒置原則可以使代碼更容易測試，因為可以更容易地模擬依賴。接口分離原則接口分離原則(ISP)旨在避免過度依賴，提高靈活性和可維護性。通過將臃腫的接口拆分為更小的、特定于角色的接口，可以減少不必要的依賴關系，并降低代碼的耦合度。六大設計模式：創(chuàng)建型創(chuàng)建型模式主要關注對象的創(chuàng)建過程，提供一種創(chuàng)建對象的最佳實踐。靈活創(chuàng)建讓創(chuàng)建過程變得更加靈活，避免直接使用new操作符創(chuàng)建對象。封裝復雜性隱藏創(chuàng)建對象的細節(jié)，將復雜性封裝在創(chuàng)建模式中。單例模式定義保證一個類僅有一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點.應用場景配置文件讀取，數(shù)據(jù)庫連接，線程池，日志記錄器，緩存等等.優(yōu)點節(jié)省內存避免重復創(chuàng)建全局訪問缺點違反開閉原則單例模式復雜單元測試困難工廠方法模式定義定義一個用于創(chuàng)建對象的接口，讓子類決定實例化哪個類。工廠方法使一個類的實例化延遲到子類。結構包含抽象工廠角色、具體工廠角色、抽象產(chǎn)品角色和具體產(chǎn)品角色。應用場景適用于需要創(chuàng)建不同類型的對象，但具體類型在運行時才能確定。抽象工廠模式提供創(chuàng)建產(chǎn)品族對象的接口抽象工廠模式提供一個創(chuàng)建相關或依賴對象的接口。例如，創(chuàng)建一個包含按鈕、文本框等元素的GUI組件家族，或創(chuàng)建一個包含數(shù)據(jù)庫連接和日志記錄對象的系統(tǒng)服務家族。不同的具體工廠每個具體工廠實現(xiàn)抽象工廠接口，提供用于創(chuàng)建特定產(chǎn)品族的具體方法。例如，一個具體工廠可以創(chuàng)建Windows風格的GUI組件，另一個工廠可以創(chuàng)建Mac風格的組件。產(chǎn)品族概念抽象工廠模式關注于創(chuàng)建一組相關的對象，而不是單個對象。這些對象通常具有相同的主題或用途，并相互依賴。例如，創(chuàng)建一個包含按鈕和文本框的GUI組件族。建造者模式逐步構建建造者模式將復雜對象的構建過程分解成多個步驟，通過不同的構建方法逐步完成對象的創(chuàng)建。靈活配置通過不同的建造者類實現(xiàn)不同的構建邏輯，可以根據(jù)不同的需求創(chuàng)建不同的對象，實現(xiàn)靈活的配置。分離構建過程將對象的構建過程與對象的表示分離，使構建過程變得更加清晰易懂。原型模式原型模式是一種創(chuàng)建型設計模式，它允許通過復制現(xiàn)有對象創(chuàng)建新的對象。它通過克?。ɑ驈椭疲┮粋€現(xiàn)有對象（稱為原型）來創(chuàng)建新的對象，而不是每次都從頭開始創(chuàng)建。六大設計模式：結構型橋接模式橋接模式將抽象部分與實現(xiàn)部分分離，提高了代碼的可擴展性和可維護性。適配器模式適配器模式將一個類的接口轉換成客戶期望的另一個接口，方便不同接口之間的協(xié)作。裝飾器模式裝飾器模式在不改變原類的情況下，動態(tài)地為對象添加額外的職責。組合模式組合模式將對象組合成樹形結構，允許客戶端統(tǒng)一地處理單個對象或多個對象。適配器模式11.兼容性將現(xiàn)有類接口轉換為目標接口，使原本不兼容的類能夠協(xié)同工作。22.代碼重用避免修改現(xiàn)有代碼，只需創(chuàng)建適配器類進行連接，提高代碼復用率。33.解耦將客戶代碼與具體實現(xiàn)類解耦，降低代碼耦合度，提高代碼可維護性。橋接模式橋接模式橋接模式將抽象部分與實現(xiàn)部分分離，使得兩者可以獨立變化。它通過接口或抽象類來定義抽象部分，而具體實現(xiàn)則由不同的具體類來提供。應用場景橋接模式常用于需要將抽象部分與實現(xiàn)部分分離的場景，例如：當需要在運行時選擇不同的實現(xiàn)方式時當需要擴展抽象類而不修改其代碼時當需要將抽象部分與實現(xiàn)部分獨立開發(fā)和維護時裝飾器模式動態(tài)地添加職責裝飾器模式為對象添加新功能，不改變原有對象結構。裝飾器可以在運行時動態(tài)地為對象添加職責，靈活地擴展功能。靈活組合功能通過組合不同的裝飾器，可以實現(xiàn)各種功能組合。裝飾器模式使功能擴展更加靈活，方便維護和修改。組合模式樹狀結構組合模式使用樹形結構表示對象之間的層次關系。統(tǒng)一接口組合模式提供統(tǒng)一的接口，方便操作單個對象或整個樹形結構。靈活組合組合模式允許靈活地添加、刪除或修改子節(jié)點，滿足不同場景的需求。外觀模式簡化接口外觀模式提供一個統(tǒng)一的接口，隱藏系統(tǒng)內部的復雜性，簡化客戶程序對系統(tǒng)的調用。降低耦合外觀模式將客戶程序與子系統(tǒng)解耦，客戶程序無需了解子系統(tǒng)的具體細節(jié)，提高系統(tǒng)的可維護性。提高復用性外觀模式可以將多個子系統(tǒng)組合成一個統(tǒng)一的接口，方便其他系統(tǒng)進行復用。享元模式享元模式是一種結構型設計模式，它通過共享對象來減少內存的使用和提高性能。享元模式將對象的內部狀態(tài)和外部狀態(tài)分離，共享對象的內部狀態(tài)，并通過不同的外部狀態(tài)來區(qū)分不同的對象。六大設計模式：行為型定義行為型模式主要關注對象之間的交互和職責分配，以及算法和流程的封裝。分類行為型模式可以進一步分為類行為模式和對象行為模式，它們分別通過類的繼承和對象的組合來實現(xiàn)不同的行為模式。應用行為型模式在軟件開發(fā)中應用廣泛，例如，可以用于實現(xiàn)策略切換、事件處理、狀態(tài)管理等功能。策略模式定義策略模式定義了一系列算法，并將每個算法封裝起來，使它們可以相互替換。上下文策略模式包含一個上下文類，它持有算法的引用。策略策略模式定義了具體的算法，并由上下文類使用。觀察者模式定義觀察者模式是一種行為型模式，它定義了一種一對多的依賴關系，讓多個觀察者對象同時監(jiān)聽某一個主題對象。應用場景例如，天氣預報系統(tǒng)中，多個用戶訂閱天氣信息，當天氣變化時，所有訂閱的用戶都會收到通知。優(yōu)點松散耦合擴展性強支持廣播通信狀態(tài)模式定義狀態(tài)模式允許一個對象在它的內部狀態(tài)改變時改變它的行為。優(yōu)點將狀態(tài)邏輯封裝在獨立的類中，提高代碼可讀性和可維護性。應用例如，一個游戲角色可以有不同的狀態(tài)，例如行走、攻擊、防御等。備忘錄模式11.保存狀態(tài)將對象狀態(tài)保存到備忘錄對象，以便在將來恢復到該狀態(tài)。22.恢復狀態(tài)利用備忘錄對象恢復到先前保存的狀態(tài)，從而實現(xiàn)狀態(tài)的撤銷和重做。33.保護數(shù)據(jù)通過備忘錄模式，可以保護原始對象的狀態(tài)，避免被意外修改。44.應用場景適合需要記錄和恢復對象狀態(tài)的場景，例如文本編輯器中的撤銷/重做功能、游戲中的存檔和讀檔功能等。迭代器模式定義提供一種方法順序訪問一個聚合對象中的各個元素，而又不暴露該對象的內部表示。優(yōu)點簡化遍歷復雜數(shù)據(jù)結構，增強代碼可擴展性。應用場景需要遍歷不同類型的集合，實現(xiàn)多態(tài)遍歷。示例Java中的Iterator接口，可用于遍歷List、S