设计模式相关

1、设计模式

设计模式是一套被反复使用,多数人知晓的,经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式的目的是为了代码重用,避免程序大量修改,同时是代码更容易被他人理解,并且保证代码的可靠性。设计模式对自己,他人,系统都是有益的,设计模式使得代码编制真正的工程化,可以说设计模式是软件设计的基石。

常见的设计模式有:工厂模式,单例模式,适配器模式,享元模式以及观察者模式。

2、单例模式

在某些情况下,有些对象只需要一个就可以了,即每个类只需要一个实例。例如,一台计算机上有多台打印机,但是这个计算机上打印程序只能有一个,这就需要单例模式两个打印作业同时输出到打印机中。

简单来说单例模式(单件模式)的作用就是保证整个程序的生命周期中,任何时刻,单例的实例都只存在一个(也可以不存在)。单例模式确保一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例单例模式。单例模式只有在真正的“单一实例”的需求时才可使用。

需要区分一下全局变量和单例模式。首先,全局变量是一个对象的静态引用,全局变量的确可以提供单例模式全局访问的功能,但是,它并不能保证应用程序只有一个实例。同时,在编码规范中,也明确指出要少使用全局变量以增加程序的可读性,还有就是全局变量不能实现继承(虽然单例模式在继承上不能很好地处理,但是还是可以实现继承的)。单例模式的话,其在类中保存了唯一的实例,单例模式的构造函数必须为私有,同时提供一个全局访问点。

3、工厂模式

工厂模式是专门负责实例化大量公共接口的类,工厂模式可以动态决定将哪一个类实例化,而不是事先知道每次要实例化哪个类。客户类和工厂类是分开的。消费者无论什么时候需要某种产品,需要做的只是向工厂提出请求即可。消费者无需修改就可以接纳新产品。当然,也存在缺点,当产品修改时,工厂类也需要作出修改。

工厂模式包含以下几种形态:

  • 1)简单工厂模式
    简单工厂模式的工厂类是根据提供给它的参数,返回几个可能产品的一个类的实例,通常情况下,通常它返回的类都有一个公共父类和公共方法。

  • 2)工厂方法模式
    工厂方法模式是类的创建模式,其用意是定义一个用于创建产品对象的工厂接口,而将实际创建工作推迟到工厂接口的子类中。它属于简单工厂模式的进一步抽象和推广。多态的使用,使得工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点。

  • 3)抽象工厂模式
    抽象工厂模式是所有形态的工厂模式中最为抽象和具有一般性的一种形态。抽象工厂模式是指当有多个抽象角色同时使用一种工厂模式,抽象工厂模式可以向客户端提供一个接口,使客户端在不必指定产品的具体情况下,创建多个产品对象。根据LSP原则,任何接受父类的地方,都应能接受子类。工厂类负责创建抽象产品的具体子类的实例。

4、适配器模式

适配器模式也称为变压器模式,它是一个类的接口转化成为客户端所期待的另一种接口,从而使原本接口不匹配而无法一起工作的两个类能够在一起工作。适配类可以根据所传递的参数返回一个适合的实例给客户端。

适配器模式主要应用于“希望复用一些现存的类,但是接口又与复用环境不一致的情况”,在遗留代码复用、类库迁移等方面非常有用。同时适配器模式也有对象适配器和类适配器两种形式的实现结构,类适配器采用“多继承”的实现方式,会引起高耦合度,所以一般不推荐使用,对象适配器采用“对象组合”的方式,耦合度低,应用范围更广。

例如,现在系统已经实现了点,线,正方形,现在客户需要实现一个圆形,一般做法是建立一个Circle类继承shape类,然后去实现对应的display,fill,undisplay等方法。此时,发现其他项目组已经实现了一个画圆的类,但是他的方法方法名却不同,displayll,fillhh,undisplayhh,我们不能直接复用,因为无法保证多态,此时可以采用适配器模式。

5、享元模式

享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。享元模式能做到的关键是区分内蕴和外蕴、内蕴状态是存储在享元内部,不会随环境改变而改变的部分。外蕴状态随环境而变化。外蕴状态不影响内蕴,两者是相互独立的。将可以共享的状态和不可共享的状态从常规类中区分开,将不可共享的状态从类中剔除。客户端不可直接创建被共享的状态,而应当使用一个工厂对象创建被共享的对象。享元模式可以大幅度降低内存中对象的数量。

6、观察者模式

观察者模式(发布/订阅模式)提供了避免组件之间紧密耦合的另一种方法,它将观察者与被观察者分开。在该模式中,一个对象通过添加一个方法(该方法允许另一个被称为观察者的对象注视自己)使本身变得可观察。当可观察的对象更改时,它将消息传送到自己注册的观察者。这些观察者使用该信息执行的操作可与观察者对象无关。

例如,用户界面可与作为一个观察者,业务数据是被观察者,用户界面观察业务数据的变化,发现数据变化后,就显示在界面上。面向对象设计的原则是:系统中的每个类重点放在某一个功能上,而不是兼顾所有。一个对象只做一件事,并将它做好。观察者模式在模块之间划定了清晰的界限,提高了应用程序的可维护性和可重用性。

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