设计模式

一、设计模式概念

1.1 设计模式是什么

设计模式是软件设计中常见问题的典型解决方案，他们就像能根据需求进行调整的预制蓝图，可用于解决代码中反复出现的设计问题.设计模式就是问题反复出现，然后通过设计来解决问题，然后记录下来解决方式，进行总结就成为了设计模式.

设计模式:在某个场景下，针对某类问题的某种通用的解决方案.

• 场景:项目所在的环境

• 问题：约束条件，项目目标等

• 解决方案：通用、可复用的设计，解决约束达到的目标

1.2 设计模式的作用

使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。

• 可重用性:使功能相同的代码，不需要多次编写
• 可读性:编程规范性，在项目开发中，便于其他程序员的阅读和理解
• 可扩展性:当需要添加新的功能时，对原来的功能没有影响
• 高内聚低耦合：一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度高（高内聚），不同的模块之间独立存在(低耦合)

二、设计模式的分类

2.1 根据目的分类

设计模式根据目的分类（模式用来做什么的）一共分为三大类,分别是创建型模式、结构型模式、行为型模式.

• 创建型模式：针对对象实例化的模式，用于解耦对象的实例化过程
• 结构型模式：将对象和类组装成较大的结构，并同时保持结构的灵活性和高效性
• 行为型模式：对象之间如何高效沟通和职责划分.

2.2 根据范围分类

设计模式根据范围分类（模式主要用于处理类之间的关系还是处理对象之间的关系）可分为两大类，分别是类模式和对象模式

• 类模式:处理类和子类之间的关系，这些关系通过继承建立，在编译时就被确定下来
• 对象模式：处理对象之间的关系，这些关系在随时改变，更具有动态性

三、 设计模式的简单概述

3.1 创建者模式

• 单例模式:某个静态类只有一个实例，且提供一个全局的访问点.
• 工厂模式：提供一个创建对象的方法，让其子类决定需要实例化哪个工厂类.
• 抽象工厂：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类.
• 建造者模式：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示.
• 原型模式：通过原型实例指定创建对象的类型，通过复制这个原型来创建新的对象.

3.2 结构型模式

• 适配器模式:将一个类的接口转换为客户希望的另一个接口，让那些接口不兼容的类可以一起工作.
• 桥接模式:将抽象部分与它实现的部分解耦，使两者都可以独立的变化
• 组合模式：组合多个对象形成树状结构以表示具有部分-整体关系的层次结构.
• 装饰模式：动态地给对象增加一些额外的职责（拓展功能）
• 外观模式：为子系统中的一组接口提供了一个统一的入口.
• 享元模式：通过共享技术有效地支持大量的细粒度对象的复用.
• 代理模式：给对象提供一个代理或占位符，并由代理对象来控制对原对象的访问

3.3 行为者模式

• 责任链模式：一个请求需要在多个对象之间传递，每个对象都可能处理该请求或者将其传递给下一个对象。
• 命令模式：将请求封装成一个所有信息独立的对象，可以根据不同的请求对方法进行参数化、延迟请求执行或将其放入队列中。
• 解释器模式：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，这个解释器用来解释语言中的句子。
• 迭代器模式：提供一个方法顺序访问聚合对象的各个元素，而又不用暴露该对象的内部表示。
• 中介者模式：定义一个中间对象来封装一系列对象之间的交互，中间者可以使个对象之间不需要显式地相互应用，从而使其耦合松散，可以独立地改变它们之间地交互。
• 备忘录模式：在不破坏封装地前提下捕获一个对象的内部状态，并在对象之外保存该状态，可以在以后恢复对象之前的状态。
• 观察者模式：定义了对象之间的一个一对多的依赖关系，当一个被依赖的对象状态发生改变时，依赖的对象状态也会随之改变。
• 状态模式：让一个对象的内部状态发生变化时改变其行为，使其看上去改变了自身所属的类一样。
• 策略模式：定义一系列算法，将每个算法给封装起来，并让它们能够相互替换，算法的变化不会影响到使用算法的客户。
• 模板模式：定义一个操作中方法框架，允许子类在不修改结构的情况下重新方法的特定步骤。
• 访问者模式：表示一个作用于某对象结构的各个元素的操作。

四、 设计模式的六大原则

4.1 单一职责原则

定义:一个对象应该只包含单一职责，并且该职责被完整地封装在一个类中。

优点:

• 可以降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。

• 提高类的可读性，提高系统的可维护性。

• 变更引起的风险降低，高类聚，低耦合。

4.2 开放封闭原则

定义:一个软件实体(类、模块、函数)应该对外扩展，对修改关闭。

关键点:用抽象构建框架，用实现扩展细节

其实，剩下的那5项原则，恰恰是告诉我们用抽象构建框架，用实现扩展细节的注意事项而已：

1. 单一职责原则告诉我们实现类要职责单一；
2. 里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系；
3. 依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程；
4. 接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一；
5. 迪米特法则告诉我们要降低耦合。
6. 开闭原则是总纲，他告诉我们要对扩展开放，对修改关闭。

4.3 里氏替换原则

定义:所有引用基类的地方必须能够透明地使用其子类地对象

关键点:

• 子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。
• 子类可以增加自己特有的方法。
• 父类设计为抽象类或者接口，让子类继承父类或实现父类接口

4.4 依赖倒置原则

定义:高层模块不应该依赖低层模块，它们都应该依赖抽象。抽象不应该依赖细节，细节应该依赖于抽象，

关键点:针对接口编程，不要针对实现编程。

优点:

• 降低类之间的耦合性。
• 提高系统的稳定性，降低修改程序造成的风险。

4.5 接口隔离原则

定义:客户端不应该依赖它不需要的接口。

关键点:

• 接口尽量小，但是要有限度，如果过小会导致系统接口泛滥，不利于维护
• 为依赖接口的类定制服务，只暴露给调用的类它需要的方法，它不需要的方法则隐藏起来。

4.6 迪米特原则(最少知道原则)

定义：一个对象应该对其他对象保持最少的了解。即一个类对自己依赖的类知道的越少越好（只与直接的朋友通信）
每个对象都会与其他对象有耦合关系，只要两个对象之间有耦合关系，我们就说这两个对象之间是朋友关系。

耦合的方式很多，如依赖、关联、组合、聚合等。其中，我们称出现成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接的朋友，而出现在局部变量中的类则不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要作为局部变量的形式出现在类的内部。