【设计模式】基本介绍

软件工程中，设计模式（design pattern）是对软件设计中普遍存在（反复出现）的各种问题，所提出的解决方案。这个术语是由埃里希·伽玛（Erich Gamma）等人在 1990 年代从建筑设计领域引入到计算机科学的。

编写软件过程中，程序员面临着来自耦合性，内聚性以及可维护性，可扩展性，重用性，灵活性 等多方面的挑战，设计模式是为了让程序(软件)，具有更好的

1. 代码重用性 (即：相同功能的代码，不用多次编写)
2. 可读性 (即：编程规范性, 便于其他程序员的阅读和理解)
3. 可扩展性 (即：当需要增加新的功能时，非常的方便，称为可维护)
4. 可靠性 (即：当我们增加新的功能后，对原来的功能没有影响)
5. 使程序呈现高内聚，低耦合的特性

说到这里，有些读者可能就迷惑了：诶，我没用过设计模式一样能编写出代码。其实这个就是属于建造茅草屋和高楼大厦的区别了，建造茅草屋时我们能想到哪出做哪出，并且很快就能建好，并且这个茅草屋能完成它该有的所有功能；但是建造高楼大厦就不一样了，建造高楼大厦需要我们设计一张张图纸，规划布局我们大厦的结构，而不是仅仅关注功能性，我们还要关注其结构是否稳定。
这就和我们的代码一样，小的项目我们可以不需要任何设计模式，想到哪出做哪出，仅关注功能性，实现所有功能即可；但是大的项目我们如果仅关注功能性的话，会给可读性、扩展性和可靠性造成不小的冲击，所以我们必须关注其结构。

而设计模式(design pattern)就是站在项目的结构上来思考的，而不是仅仅站在某一功能的实现上。如果仅仅实现某一功能，那有可能完全不需要设计模式。如果站在软件结构上来看，那么设计模式的意义就出来了。

如果上面这种说法大家还是觉得抽象的话，我提供一个类比例子给大家看看吧！
类比：设计模式=计算器，认为不用设计模式也能解决问题的人=小学生，熟练使用设计模式=独当一面的人
比如说，此刻的你是一名小学生，你的那些题一眼就能够看出来答案，你会想，这要计算器有什么用啊，还不如我心算直接得出答案来的快。没错！现在的你肯定觉得很荒谬，心想：这小学生不是傻子吧，计算器那么好用的东西，你以后做到难计算的题就懂了。对！没错！我们的设计模式就是计算器！而没学过设计模式，认为不用设计模式也能解决问题的人就是那时候的小学生，只有等项目慢慢做大，做深了，我们才能体会到设计模式的作用！

设计模式

学习设计模式时，脑袋里必须绷紧两根弦：

1. 程序员分为 2 种角色，作者（服务器端程序员）、用户（客户端程序员）
2. 我们编写程序时，很多情况下，手头没有源代码，仅仅只有字节码！

如果不把这两条记住的话，后面学习设计模式，会觉得设计模式很多余。

设计模式介绍

1. 设计模式是程序员在面对同类软件工程设计问题所总结出来的有用的经验，模式不是代码，而是某类问题的通用解决方案，设计模式（Design pattern）代表了最佳的实践。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的。
2. 设计模式的本质提高 软件的维护性，通用性和扩展性，并降低软件的复杂度。
3. 《设计模式》是经典的书，作者是 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides Design（俗称 “四人组 GOF”）
4. 设计模式并不局限于某种语言，java，php，c++ 都有设计模式。

设计模式类型

• 创建型模式-->对象怎么来
• 结构型模式-->对象和谁有关
• 行为型模式-->对象与对象在干嘛
• J2EE 模式-->对象合起来要干嘛（表现层,文中表示层个人感觉用的不准确）java是面向对象的语言,所以要搞好对象,模式（套路）就是用来更加好的搞对象滴。

设计模式分为三种类型，共23种

1. 创建型模式：我们对象的创建应该怎么去设计，包括
   单例模式、工厂模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式。

2. 结构型模式：站在软件的结构去思考，怎么让软件结构更具扩展性（解决类爆炸），包括
   适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。

3. 行为型模式：站在方法的角度去思考，包括
   模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter模式）、状态模式、策略模式、职责链模式（责任链模式）。

注意：不同的书籍上对分类和名称略有差别

设计模式七大原则

设计模式原则，其实就是程序员在编程时，应当遵守的原则，也是各种设计模式的基础(即：设计模式为什么这样设计的依据)

• 开闭原则：实现热插拔，提高扩展性。

• 里氏代换原则：实现抽象的规范，实现子父类互相替换；

• 依赖倒转原则：针对接口编程，实现开闭原则的基础；

• 接口隔离原则：降低耦合度，接口单独设计，互相隔离；

• 迪米特法则，又称不知道原则：功能模块尽量独立；

• 合成复用原则：尽量使用聚合，组合，而不是继承；

设计模式常用的七大原则有:

1. 单一职责原则（Single responsibility principle, SRP）：规定一个类应该只有一个发生变化的原因。
2. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP）：客户端不应该依赖它不需要的接口。一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。
3. 依赖倒转(倒置)原则（Dependence Inversion Principle, DIP）：程序要依赖于抽象接口，不要依赖于具体实现。简单的说就是要求对抽象进行编程，不要对实现进行编程，这样就降低了客户与实现模块间的耦合。
4. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle, LSP）：任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。
5. 开闭原则（Open Closed Principle, OCP）：软件中的对象（类，模块，函数等等）应该对于扩展是开放的，但是对于修改是封闭的
6. 迪米特法则（Law of Demeter, LoD）：又叫作最少知识原则（Least Knowledge Principle 简写LKP），一个类对于其他类知道的越少越好，就是说一个对象应当对其他对象有尽可能少的了解，只和朋友通信，不和陌生人说话。
7. 合成复用原则（Composite Reuse Principle, CRP）：它要求在软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。

单一职责原则

对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。如类 A 负责两个不同职责：职责 1，职责 2。当职责 1 需求变更而改变 A 时，可能造成职责 2 执行错误，所以需要将类 A 的粒度分解为 A1，A2

单一职责原则注意事项和细节

1. 降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。
2. 提高类的可读性，可维护性
3. 降低变更引起的风险
4. 通常情况下，我们应当遵守单一职责原则，只有逻辑足够简单，才可以在代码级违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则

接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

基本介绍
客户端不应该依赖它不需要的接口，即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上

依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)

因为在以往的开发中，总是依赖具体实现、继承具体实现继续写代码，而不是继承抽象类、实现接口来写代码，这个原则就强调要依赖抽象，而不是依赖具体，与以往的实现倒转了，所以叫依赖倒转原则。

基本介绍
依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指：

1. 高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象
2. 抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象
3. 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
4. 依赖倒转原则是基于这样的设计理念：相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在 java 中，抽象指的是接口或抽象类，细节就是具体的实现类
5. 使用接口或抽象类的目的是制定好规范，而不涉及任何具体的操作，把展现细节的任务交给他们的实现类去完成

依赖关系传递的三种方式和应用案例

1. 接口传递
2. 构造方法传递
3. setter 方式传递

依赖倒转原则的注意事项和细节

1. 低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有，程序稳定性更好.
2. 变量的声明类型尽量是抽象类或接口, 这样我们的变量引用和实际对象间，就存在一个缓冲层，利于程序扩展和优化
3. 继承时遵循里氏替换原则

里氏替换原则

里氏替换原则
OO中的继承性的思考和说明

1. 继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法，实际上是在设定规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这些契约，但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。
2. 继承在给程序设计带来便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低，增加对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能产生故障
3. 问题提出：在编程中，如何正确的使用继承？ => 里氏替换原则

里氏替换原则
基本介绍

1. 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)在1988年，由麻省理工学院的以为姓里的女士提出的。
2. 如果对每个类型为 T1 的对象 o1，都有类型为 T2 的对象 o2，使得以T1定义的所有程序P在所有的对象 o1 都代换成 o2 时，程序 P 的行为没有发生变化，那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。换句话说，所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
3. 在使用继承时，遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法
4. 里氏替换原则告诉我们，继承实际上让两个类耦合性增强了，在适当的情况下，可
   以通过聚合，组合，依赖来解决问题。

开闭原则

开闭原则
基本介绍

1. 开闭原则（Open Closed Principle）是编程中最基础、最重要的设计原则
2. 一个软件实体如类，模块和函数应该对扩展开放(对提供方)，对修改关闭(对使用方)。用抽象构建框架，用实现扩展细节。
3. 当软件需要变化时，尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化。
4. 编程中遵循其它原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。

迪米特法则

基本介绍

1. 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
2. 类与类关系越密切，耦合度越大
3. 迪米特法则(Demeter Principle)又叫最少知道原则，即一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说，对于被依赖的类不管多么复杂，都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的public 方法，不对外泄露任何信息
4. 迪米特法则还有个更简单的定义：只与直接的朋友通信
5. 直接的朋友：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，依赖，关联，组合，聚合等。其中，我们称出现在成员变量，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不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。

注意：如果不是直接朋友，会造成方法的未知，方法中构造了局部变量的陌生对象，方法未知性就很强了。而直接朋友是可见的，只要用这个类，就能看到他的直接朋友。
后面维护时，不一定能发现这里藏了一个耦合关系。用这个准则可以降低耦合度

迪米特法则注意事项和细节

1. 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
2. 但是注意：由于每个类都减少了不必要的依赖，因此迪米特法则只是要求降低类间(对象间)耦合关系， 并不是要求完全没有依赖关系

合成复用原则（Composite Reuse Principle）

基本介绍
原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承

设计原则核心思想

1. 找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。
2. 针对接口编程，而不是针对实现编程。
3. 为了交互对象之间的松耦合设计而努力