设计模式系列讲座(一)

ACCPV4.0论设计模式在实际中的应用(设计模式概述)项目部:陈习文[e-mail]4.0设计模式概述什么是设计模式?模式，即pattern。其实就是解决某一类问题的方法论。你把解决某类问题的方法总结归纳到理论高度，那就是模式。经典定义是：每个模式都描述了一个在我们的环境中不断出现的问题，然后描述了该问题的解决方案的核心。通过这种方式，你可以无数次地使用那些已有的解决方案，无需在重复相同的工作。模式有不同的领域，建筑领域有建筑模式，软件设计领域也有设计模式。当一个领域逐渐成熟的时候，自然会出现很多模式。ACCPV4.0设计模式概述为什么要使用模式?因为模式是一种指导，在一个良好的指导下，有助于你完成任务，有助于你作出一个优良的设计方案，达到事半功倍的效果。而且会得到解决问题的最佳办法。设计模式使人们可以更加简单方便地复用成功的设计和体系结构。ACCPV4.0设计模式概述模式的四个基本要素1.模式名称（patternname）2.问题(problem)3.解决方案(solution)4.效果(consequences)ACCPV4.0四个基本要素1.模式名称（patternname）一个助记名，它用一两个词来描述模式的问题、解决方案和效果。命名一个新的模式增加了我们的设计词汇。设计模式允许我们在较高的抽象层次上进行设计。基于一个模式词汇表，我们自己以及同事之间就可以讨论模式并在编写文档时使用它们。模式名可以帮助我们思考，便于我们与其他人交流设计思想及设计结果。找到恰当的模式名也是我们设计模式编目工作的难点之一。ACCPV4.0四个基本要素2.问题(problem)描述了应该在何时使用模式。它解释了设计问题和问题存在的前因后果，它可能描述了特定的设计问题，如怎样用对象表示算法等。也可能描述了导致不灵活设计的类或对象结构。有时候，问题部分会包括使用模式必须满足的一系列先决条件。ACCPV4.0四个基本要素3.解决方案(solution)描述了设计的组成成分，它们之间的相互关系及各自的职责和协作方式。因为模式就像一个模板，可应用于多种不同场合，所以解决方案并不描述一个特定而具体的设计或实现，而是提供设计问题的抽象描述和怎样用一个具有一般意义的元素组合（类或对象组合）来解决这个问题。ACCPV4.0四个基本要素4.效果(consequences)描述了模式应用的效果及使用模式应权衡的问题。尽管我们描述设计决策时，并不总提到模式效果，但它们对于评价设计选择和理解使用模式的代价及好处具有重要意义。软件效果大多关注对时间和空间的衡量，它们也表述了语言和实现问题。因为复用是面向对象设计的要素之一，所以模式效果包括它对系统的灵活性、扩充性或可移植性的影响，显式地列出这些效果对理解和评价这些模式很有帮助。ACCPV4.0基本设计模式基本设计模式分类ACCPV4.0创建型模式3.1．抽象工厂模式(AbstractFactory)提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。客户类和工厂类分开。消费者任何时候需要某种产品，只需向工厂请求即可。消费者无须修改就可以接纳新产品。缺点是当产品修改时，工厂类也要做相应的修改。如：如何创建及如何向客户端提供。例：麦当劳和肯德基的鸡翅ACCPV4.0创建型模式3.2.工厂方法模式(FactoryMethod)定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。FactoryMethod使一个类的实例化延迟到其子类。核心工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做，成为一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。例：让服务员解释汉堡的不同口味ACCPV4.0创建型模式3.3.建造模式(Builder)将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。将产品的内部表象和产品的生成过程分割开来，从而使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。建造模式使得产品内部表象可以独立的变化，客户不必知道产品内部组成的细节。建造模式可以强制实行一种分步骤进行的建造过程。例：hello!ACCPV4.0创建型模式3.4.原型模式(Prototype)通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的方法创建出更多同类型的对象。原始模型模式允许动态的增加或减少产品类，产品类不需要非得有任何事先确定的等级结构，原始模型模式适用于任何的等级结构。缺点是每一个类都必须配备一个克隆方法。例：情书ACCPV4.0创建型模式3.5.单例模式(Singleton)保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。单例模式只应在有真正的“单一实例”的需求时才可使用。例：学校ACCPV4.0结构型模式4.1.适配器模式（Adapter）将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。适配类可以根据参数返还一个合适的实例给客户端。ACCPV4.0结构型模式4.2.桥接模式(Bridge)将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。将抽象化与实现化脱耦，使得二者可以独立的变化，也就是说将他们之间的强关联变成弱关联，也就是指在一个软件系统的抽象化和实现化之间使用组合/聚合关系而不是继承关系，从而使两者可以独立的变化。ACCPV4.0结构型模式4.3.合成模式(Composite)合成模式就是一个处理对象的树结构的模式。将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。合成模式使得客户端把一个个单独的成分对象和由他们复合而成的合成对象同等看待,使得客户对单个对象和复合对象的使用具有一致性。ACCPV4.0结构型模式4.5.装饰模式(Decorator)动态地给一个对象添加一些额外的职责。装饰模式以对客户端透明的方式扩展对象的功能，就扩展功能而言，它比继承后生成子类方式更为灵活。动态给一个对象增加功能，这些功能可以再动态的撤消。增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能。ACCPV4.0结构型模式4.6.外观模式(Facade)外部与一个子系统的通信必须通过一个统一的外观对象进行。外观模式提供一个高层次的接口，使得子系统更易于使用。每一个子系统只有一个外观类，而且此外观类只有一个实例，也就是说它是一个单例模式。但整个系统可以有多个外观类。ACCPV4.0结构型模式4.7.享元模式(Flyweight)运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。在拳击比赛中指最轻量级。享元模式能做到共享的关键是区分内蕴状态和外蕴状态。内蕴状态存储在享元内部，不会随环境的改变而有所不同。外蕴状态是随环境的改变而改变的。外蕴状态不能影响内蕴状态，它们是相互独立的。将可以共享的状态和不可以共享的状态从常规类中区分开来，将不可以共享的状态从类里剔除出去。客户端不可以直接创建被共享的对象，而应当使用一个工厂对象负责创建被共享的对象。享元模式大幅度的降低内存中对象的数量。ACCPV4.0结构型模式4.8.代理模式(Proxy)代理模式给某一个对象提供一个代理对象，并由代理对象控制对源对象的引用。代理就是一个人或一个机构代表另一个人或者一个机构采取行动。某些情况下，客户不想或者不能够直接引用一个对象，代理对象可以在客户和目标对象直接起到中介的作用。客户端分辨不出代理主题对象与真实主题对象。代理模式可以并不知道真正的被代理对象，而仅仅持有一个被代理对象的接口，这时候代理对象不能够创建被代理对象，被代理对象必须有系统的其他角色代为创建并传入。ACCPV4.0行为模式5.1.责任链模式(ChainofResponsibility)为解除请求的发送者和接收者之间耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它。在责任链模式中，很多对象由每一个对象对其下家的引用而接起来形成一条链。请求在这个链上传递，直到链上的某一个对象决定处理此请求。客户并不知道链上的哪一个对象最终处理这个请求，系统可以在不影响客户端的情况下动态的重新组织链和分配责任。处理者有两个选择：承担责任或者把责任推给下家。一个请求可以最终不被任何接收端对象所接受。ACCPV4.0行为模式5.2.命令模式(Command)将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可取消的操作。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开，委派给不同的对象。命令模式允许请求的一方和发送的一方独立开来，使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口，更不必知道请求是怎么被接收，以及操作是否执行，何时被执行以及是怎么被执行的。ACCPV4.0行为模式5.3.解释器模式(Interpreter)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,该解释器使用该表示来解释语言中的句子。解释器模式将描述怎样在有了一个简单的文法后，使用模式设计解释这些语句。在解释器模式里面提到的语言是指任何解释器对象能够解释的任何组合。在解释器模式中需要定义一个代表文法的命令类的等级结构，也就是一系列的组合规则。每一个命令对象都有一个解释方法，代表对命令对象的解释。命令对象的等级结构中的对象的任何排列组合都是一个语言。ACCPV4.0行为模式5.4.迭代子模式(Iterator)提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素,而又不需暴露该对象的内部表示。多个对象聚在一起形成的总体称之为聚集，聚集对象是能够包容一组对象的容器对象。迭代子模式将迭代逻辑封装到一个独立的子对象中，从而与聚集本身隔开。迭代子模式简化了聚集的界面。每一个聚集对象都可以有一个或一个以上的迭代子对象，每一个迭代子的迭代状态可以是彼此独立的。迭代算法可以独立于聚集角色变化。ACCPV4.0行为模式5.5.调停者模式(Mediator)用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。当某些对象之间的作用发生改变时，不会立即影响其他的一些对象之间的作用。保证这些作用可以彼此独立的变化。调停者模式将多对多的相互作用转化为一对多的相互作用。调停者模式将对象的行为和协作抽象化，把对象在小尺度的行为上与其他对象的相互作用分开处理。ACCPV4.0行为模式5.6.备忘录模式(Memento)备忘录对象是一个用来存储另外一个对象内部状态的快照的对象。在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到保存的状态。ACCPV4.0行为模式5.7.观察者模式(ObServer)观察者模式定义了一种一队多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态上发生变化时，会通知所有观察者对象，使他们能够自动更新自己。ACCPV4.0行为模式5.8.状态模式(State)状态模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变行为。这个对象看上去象是改变了它的类一样。状态模式把所研究的对象的行为包装在不同的状态对象里，每一个状态对象都属于一个抽象状态类的一个子类。状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。状态模式需要对每一个系统可能取得的状态创立一个状态类的子类。当系统的状态变化时，系统便改变所选的子类。ACCPV4.0行为模式5.9.策略模式(Strategy)定义一系列的算法,把它们一个个封装起来,并且使它们可相互替换。策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。策略模式把行为和环境分开。环境类负责维持和查询行为类，各种算法在具体的策略类中提供。由于算法和环境独立开来，算法的增减，修改都不会影响到环境和客户端