【设计模式】设计模式（一）-- 大话设计模式读书笔记

设计模式是面向对象的最佳实践（代码无错未必优）

（适度封装，合理继承，结构多态）=》降耦合；

整体已维护，易复用，可扩展=》灵活度;

面向对象的好处：可维护，可扩展，可复用，灵活性好；

面向对象的标志：依赖倒转=》抽象不应该依赖细节，细节应该依赖于抽象=》程序中所有的依赖关系都终止于抽象类或者接口（对象之间的中间者）；

面向对象编程原则：开放封闭原则，依赖倒置原则；

1.简单工厂模式 factory（解决对象创建问题）--计算器，加功能

[工厂模式是定义一个拥有创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类]

a、计算器，计算对象工厂

 

 

 2.策略者模式 strategy（策略：算法，解决算法创建，使算法变化不影响算法的客户）--商场促销

[策略模式是定义一系列算法的方法，所有算法完成相同的工作，以相同的方式调用所有的算法，减少各种算法类和使用算法之间的耦合，分离算法类简化单元测试。策略模式封装了变化规则-处理变化的可能性，及不同时间应用不同规则。]

a、收银软件（工厂+策略）

 

 

 3.抽象工厂模式 abstract factory -- -- DB更换

工厂方法模式是定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。

（提供一个创建一系列相关或互相依赖对应的接口，而无需指定他们具体的类）

a、数据库实现更换

 

 

 抽象工厂模式（Abstract Factory），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。工厂和产品都是抽象构成，抽象之间相互依赖，具体实现交给使用端控制。

抽象工厂模式的优缺点：

优点：a.易于交换产品系列，具体工厂类只需要初始化时出现一次，使得更改工厂非常容易。

b.让具体的创建实例过程与客户端分离，客户端通过抽象接口操纵实例

缺点：a.增加抽象实现时对应需要修改的地方比较多，多次调用时遇变动需要修改的地方递增

优化方案：反射+抽象工厂+配置文件（开放-封闭原则：对扩展开放，对修改关闭）

 

 

 从这个方面上来说：所有的用简单工厂的地方，都可以用反射技术去除switch或if，解除耦合

4.单一职责原则 Single responsibility Principle --拍摄ufo

解释：就一个类而言，应该只有一个引起它变化的原因。

例子：俄罗斯方块的游戏逻辑(数组操作)和界面渲染属于不同的职责应该分开编写。

在应用单一职责设计软件时，应该发现职责并把那些职责相互分离。如果能想到多于一个的动机去改变一个类，那么这个类就具有多于一个的职责。

编程时，要在类的职责分离上多思考，做到单一职责，这样代码才能真正的易维护、易扩展、易复用、灵活多样。

5.开放-封闭原则 The Open-Closed Principle --考研工作两不误

解释：软件实体（类、模块、函数等）应该可以扩展，但是不可修改。

面对需求，对程序的改动是通过增加新代码进行的，而不是更改现有的代码。

开放-封闭原则是面向对象设计的核心所在。遵循这个原则可以带来面向对象技术所声称的巨大好处，也就是可维护、可扩展、可复用、灵活性好。开发人员应该仅对程序中呈现出频繁变化的那部分做出抽象，然而，对于应用程序的每个部分都刻意的进行抽象同样不是一个好主意。拒绝不成熟的抽象和抽象本省一样重要。

6.依赖倒转原则 --修电脑与修收音机

A.高层模块不应该依赖低层模块。两个都应该依赖抽象。

B.抽象不应该依赖细节。细节应该依赖抽象。

7.里氏代换原则 --企鹅不能代换会飞的鸟类（不能复用）

子类型必须能够替换它们的父类型。正是由于子类型的可替换性才使得父类型的模块在无需修改的情况下就可以扩展。

 

 

 依赖倒转其实可以说是面向对象设计的标志，用哪种语言来编写程序不重要，如果编写时考虑的都是如何针对抽象编程而不是针对细节编程，即程序中所有的依赖关系都是终止于抽象类或者接口，那就是面向对象设计，反之那就是过程化的设计了。

8.装饰模式（Decorator）--穿什么

动态的给一个对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，装饰模式比生成子类更为灵活。

 

 

 装饰模式能有效的把类的核心职责和装饰功能区分开，而且可以去除相关类中重复的装饰逻辑。

9.代理模式（Proxy）--为别人做嫁衣，班长

为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

 

 

 代理模式应用：

a.远程代理，也就是为一个对象在不同的地址空间提供局部代表。这样可以隐藏一个对象存在于不同地址空间的事实。

b.虚拟代理，是根据需要创建开销很大的对象。通过他来存放实例化需要很长时间的真实对象。（html图片下载）

c.安全代理，用来控制真实对象访问时的权限。（用于对象有不同访问权限时）

d.智能指引，是指当调用真实的对象时，代理处理另外一些事。

10.工厂方法模式（Factory Method）--学雷锋，社区志愿者类

定义一个用于创建对象的接口让子类决定实例化哪一个类.工厂方法是一个类的实例化延迟到其子类。

 

 

 简单工厂 VS 工厂方法

简单工厂模式：的最大优点在于工厂类中包含了必要的逻辑判断，根据客户端的选择条件动态实例化相关的类，对于客户端来说，去除了与具体产品的依赖。

工厂方法模式：实现时，客户端需要决定实例化哪一个工厂来实现运算类，选择判断的问题还是存在的，也就是说，工厂方法把简单的工厂的内部逻辑判断移到了客户端代码来进行。想要加功能，本来是修改工厂类的，而现在是修改客户端。

工厂方法客服了简单工厂违背开放封闭原则的缺点，有保持了封装对象创建过程的优点。集中封装了对象的创建，使得要更换对象时，不需要做大的改动就可以实现，降低了客户程序与产品对象的耦合。工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。

11.原型模式（Prototype） --手写简历，复印简历

用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

 

 

 原型模式其实就是从一个对象再创建另外一个可定制的对象，不需知道任何创建细节

它不用重新初始化对象，而是动态的获得对象运行时的状态

 

 

 java中实现方法

 

 

 浅复制vs深复制：

浅复制：被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象。clone

深复制：把引用对象的变量指向复制过的新对象，而不是原有的被引用的对象。copy

 

 

 12.模板方法模式 -- 考题抄错会做也白搭

定义一个操作的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义概算法的某些特定步骤。

当我们要完成在某细节层次一致的一个过程或一系列步骤，但其个别步骤在更详细的层次上的实现可能不同时，我们通常考虑用模板方法模式来处理。使父类成为子类的模板，所有重复的代码要上升到父类去，而不是让每个子类都去重复。

 

 

 当不变的和可变的行为在方法子类实现中混合在一起时，不变行为就会在子类中重复出现，通过模板方法模式把这些行为搬移到单一的地方，这样就帮助子类摆脱重复的不变行为的纠缠。

13.迪米特法则(最小知识原则) --无熟人难办事

如果两个类不必彼此直接通信，那么这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果其中一个类需要调用另一个类的某一个方法的话，可以通过第三者转发这个调用。

强调在类的结构设计上，每个类都应当尽量降低成员的访问权限。

迪米特法则其根本思想，是强调类之间的松耦合。类之间的耦合越弱，越有利于复用，一个处于弱耦合的类被修改，不会对关系的类造成波及。

14.外观模式（门面模式） --股票与基金经理人

外观模式（Facade）：为子系统的一组接口提供一个一致的界面，此模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。

 

 

 外观模式的使用时机：

1.在设计初期阶段，应该要有意识的将不同的两个层分离，在层与层之间建立外观Facade

2.在开发阶段，子系统往往因为不断的重构演化而变得越来越复杂，增加外观Facade可以可提供一个简单的接口，减少它们之间的依赖

3.在维护一个遗留的大型系统时，可能这个系统已经非常难以维护和扩展，但是新需求开发又必须依赖于它，可以为新系统开发一个外观Facade类，来提供设计粗糙或高度复杂的遗留代码的比较清晰简单的接口，让新系统与Facade对象交互，Facade与遗留代码交互所有复杂的工作。

 

 

 15.建造者模式 --中餐味道不稳定，西餐味道稳定

将一个复杂对象的构建和它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

使用时机：在创建复杂对象时和构建过程分离。

16.观察者模式 --老板回来，我不知道

观察者模式又叫做发布-订阅（Publish/Subscribe）模式

观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，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发生变化时，会通知所有的观察者对象，使它们能都自动更新自己。

 

 

 观察者模式特点：

将系统分割成一系列分割成一系列互相协作的类有一个很不好的副作用，那就是需要维护相关对象间的一致性。我们不希望为了维持一致性而使各个类紧密耦合，这样会给维护、扩展和重用都带来不便。当一个对象的改变需要同时改变其他对象的时候适合使用观察者模式。

观察者模式所做的工作其实就是解除耦合。让耦合的双方都依赖于抽象，而不是依赖于具体。从而使得各自变化都不会影响另一边的变化。

观察者模式的不足：通知者和观察者之间互相不知道，需要由客户端来决定通知谁。

弥补观察者模式的不足--事件委托机制：

委托就是一个引用方法的类型。一旦为委托分配了方法，委托将与该方法具有完全相同的行为。委托方法的使用可以像其他任何方法一样，具有参数和返回值。委托可以看作是对函数的抽象，是函数‘类’，委托的实例将代表一个具体的函数。一个委托可以搭载多个方法，所有方法被依次唤起。它可以使得委托对象对搭载的方法并不需要属于同一个类。

委托的前提是委托对象所搭载的所有方法必须具有相同的原形和形式，也就是拥有相同的参数列表和返回值类型。

17.状态模式

面向对象设计其实就是希望做到代码的责任分解。

状态模式(state)：当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。

状态模式主要解决的是当控制一个对象状态转换的条件表达式过于复杂的情况。把状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类当中，可以把复杂的判断逻辑简化。

 

 

 好处：将与特定状态相关的行为局部化，并且将不同状态的行为分割开来。

将特定的状态相关的行为都放入一个对象中，由于所有与状态相关的代码都存在于某个ConcreteState中，所以通过定义新的子类可以很容易的增加新的状态和转换。消除庞大的条件分支语句，大的分支判断会使得它们难以修改和扩展。状态模式通过把各种状态逻辑分布到state的子类之间，来减少相互的依赖。

用处：当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为时，就可以考虑使用状态模式。

工作状态-状态模式：

 

 

 18.适配器模式 --电源适配器，姚明需要翻译

适配器模式（Adapter）,将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不能兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

软件开发中，系统的数据和行为都正确，但接口不符时，我们应该考虑用适配器，目的是使控制范围之外的一个原有对象与某个接口匹配。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要求不一致的情况。

 

 

 球员适配器：

 

 

 19.备忘录模式

备忘录（Memento）：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原先保存的状态。

 

 

 将要保存的细节封装到Memento中，哪一天要更改保存的细节也不用影响客户端。

Menento模式比较使用于功能比较复杂的，但需要维护或记录属性历史的类，或者需要保存的属性只是众多属性中的一小部分中，Originator可以根据保存的Menento信息还原到前一状态。使用备忘录可以把复杂的对象内部信息对其他的对象屏蔽起来，恰当的封装边界。

游戏备忘录：

 

 

 20.迭代器模式 -- 上车买票

迭代器模式（Iterator），提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。

需要访问全部聚焦对象，需要聚焦有多种方式遍历，为不同的聚集结构提供如开始、下一个、是否结束、当前哪一项等统一的接口。

 

 

 迭代器模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可以让外部代码透明地访问集合内部的数据。

21.单例模式 -- 有些类也需要计划生育

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家访问点。

通常我们可以让一个全局变量使得一个对象被访问，但它不能防止你实例化多个对象。一个最好的办法就是，让类自身负责保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他实例可以被创建，并且它可以提供一个 访问该实例的方法。

所有类都有构造方法，不编码则系统默认生成空的构造方法，若有显示定义的构造方法，默认的构造方法就会失效。

 

 

 好处：单例模式因为Singleton类封装它的唯一实例，这样它可以严格地控制客户怎样访问它以及何时访问它，简单地说就是对唯一实例的受控访问。

多线程时的单例：（并发访问时可能会造成创建多个实例）

可以给进程一把锁来处理，lock确保当一个线程位于代码的临界区时，另一个线程进入临界区。如果其他线程视图进入锁定的代码，则它将一直等待（即被阻止），直到该对象被释放。

懒汉初始化：

 

 

 双重锁定：double-check-locking

 

 

 饿汉模式：静态初始化-类加载时初始化

 

 

 22.合成/聚合复用原则（CARP）-- 松耦合

合并/聚合复用原则：尽量使用合成/聚合，尽量不要使用类继承。

合成(Composition)和聚合(Aggrega)都是关联的特殊种类。聚合表示一种弱的”拥有“关系，体现的是A对象可以包含B对象，但是B对象不是A对象的一部分；合成则是一种强的”拥有“关系，体现了严格的部分和整体的关系，部分和整体的生命周期一样。例如大雁和翅膀的关系是合成，大雁和雁群的关系是聚合。

 

 

 合成/聚合复用原则的好处是，优先使用对象合成/聚合将有助于你保持每个类被封装，并被集中在的单个任务上。这样类和类继承层次会保持较小规模，并且不太可能增长为不可控制的庞然大物。

对象的继承关系时在编译时就定义好了，所以无法在运行时改变从父类继承的实现。子类的实现与它的父类有非常紧密的依赖关系，以至于父类实现中的任何变化必然会导致子类发生变化。当你需要复用子类时，如果继承下来的实现不适合解决新问题，则父类必须重写或被其他更合适的类替换。这种依赖关系限制了灵活性并最终限制了复用性。

优先使用对象的合成或聚合，而不是类继承。合成/聚合更加松耦合。

22.桥接模式 -- 手机软件何时统一

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。

抽象与它地实现分离，并不是说，让抽象类与其派生类分离，因为这没有任何意义。实现指的是抽象类和它地派生类用来实现自己地对象。

 

 

 实现系统可能有多角度分类，每一种分类都有可能变化，那么就把这种多角度分离出来让它们独立变化，减少他们之间的耦合。

只要正真深入理解了设计原则，很多设计模式其实就是原则的应用而已，或许在不知不觉中就在使用设计模式了！

23.命令模式 -- 烤羊肉串的紧耦合

行为请求者与行为实现者的紧耦合存在很多隐患

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，以及支持可撤销操作。

 

 

 例如烤肉店运用命令模式

 

 

 命令模式作用：

第一：它能较容易地设计一个命令队列；

第二：在需要地情况下，可以较容易地将命令记入日志；

第三：允许接收请求地一方决定是否要否决请求;

第四：可以容易地实现对请求地撤销和重做;

第五：由于加进新的具体命令类不影响其他的类，因此增加新的具体命令类很容易;

命令模式把请求一个操作的对象与知道怎么执行一个操作的对象分割开

敏捷开发原则告诉我们，不要为代码添加基于猜测的、实际不需要的功能。如果不清楚一个系统是否需要命令模式，一般就不要着急去实现它，事实上，在需要的时候通过重构实现这个模式并不困难，只有在真正需要如撤销/恢复操作等功能时，把原来的代码重构为命令模式才有意义。

24.责任链模式 -- 加新非要老总批？

如果涉及的的处理流程太多，全部写在一个分支里面，一个类责任太多。违背了单一职责原则与开放封闭原则。

责任链模式(Chain of Responsibility):使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求得发送者和接受者之间得耦合关系。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为止。

 

 

 责任链的好处:当客户提交一个请求时,请求是沿链传递直至有一个ConcreteHandler对象负责处理它。

接受者和发送者都没有对方的明确信息，且链中的对象自己也并不知道链的结构。结果是职责链可简化对象的相互连接，它们仅需保持一个指向其后继者的引用，而不需保持它们所有的候选接受者的引用，这就极大降低了耦合度。也可以随时增加或修改处理一个请求的结构。增强了给对象指派职责的灵活性。需要注意是一个请求可能到了链末端都得不到处理，或者因为没有正确配置而得不到处理。

25.中介者模式 -- 世界需要和平，联合国

将一个系统分割成许多对象通常可以增加其可复用性，但是对象间相互连接的激增又会降低其可复用性。大量连接使得一个对象不可能在没有其他对象的支持下工作，系统表现为一个不可分割的整体，所以，对系统的行为进行任何较大的改动就十分困难了。

中介者模式（Mediator）用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各个对象不需要显式地互相引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间地交互。

 

 

 中介者模式优缺点：

中介者模式很容易在系统中应用，也很容易在系统中误用。当系统出现‘多对多’交互复杂地对象群时，不要急于使用中介者模式，而要先反思你地系统在设计上是不是合理。

Mediator的出现减少了各个Colleague的耦合，使得可以独立地改变和复用各个Colleague类和Mediator。由于把对象如何协作进行了抽象，将中介作为一个独立地概念并将其封装在一个对象中，这样关注地对象就从对象各自本身的行为转移到它们之间的交互上来，也就是站在一个更宏观的角度去看待系统。

中介者可能会因为交互对象越来越多变得非常复杂，由于ConcreteMediator控制了集中化，于是就把交互复杂性变成了中介的复杂性，这就使得中介者会变得比任何一个ConcreteColleague都复杂。

典型中介者模式：计算器程序，所有控件得交互都是由Form窗体来作中介，操作各个对象。

中介者模式一般应用于一组对象以定义良好但是复杂的方式进行通信的场合，以及想定制一个分布在多个类中的行为，而又不想生成太多的子类的场合。

26.享元模式 -- 项目多也别傻做

享元模式（Flyweight）运用共享技术有效的地支持大量细粒度的对象。

 

 

 在享元对象内部并不会随环境的改变而改变的共享部分，可以称为享元对象的内部状态，而随环境改变而改变的、不可以共享的状态就是外部状态。

享元模式可以避免大量非常相似类的开销。在程序设计中，有时需要生成大量细粒度的类实例来表示数据。如果能发现这些实例除了几个参数外基本都是相同的，有时就能够受大幅度地减少需要实例化的类的数量。如果能把那些参数移到类实例的外面，在方法调用时将它们传递进来，就可以通过共享大幅度地减少单个实例地数目。

享元模式应用：

如果一个应用程序使用了大量地对象，而大量的这些对象造成了很大的存储开销时就应该考虑使用；还有就是对象的大多数状态可以是外部状态，如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象，此时可以考虑使用享元模式。

 27.解释器模式 -- 乐谱解释

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，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

给定一种特定类型的问题发生频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表达为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决问题。

 

 解释器模式也有不足，解释器模式为文法中的每一条规则至少定义一个个类，因此包含许多规则的文法可能难以管理和维护。建议当文法非常复杂时，使用其他的技术如语法分析程序或者编译器生成器来处理。

28.访问者模式 -- 男人女人

访问者模式（Visitor）表示一个作用于某个对象结构中的各个元素的操作。它们是你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

 

 访问者模式适用于数据结构相对稳定的系统，它把数据结构作用于结构上的操作之间的耦合解脱开，使得操作集合可以相对自由地演化。访问模式的目的是要把处理从数据结构分离出来。

访问者模式的目的是要把处理从数据结构分离出来。很多系统可以按照算法和数据结构分开。如果这样的系统有比较稳定的数据结构，又易于变化的算法的话，使用访问者模式就是比较合适的，因为访问者模式使得算法操作的增加变得容易。反之数据结构容易变化，则不适合使用访问者模式。

其实访问者模式的优点就是增加新的操作很容易，因为增加新的操作就意味着增加一个新的访问者。访问者模式将有关的行为集中到一个访问对象中。缺点即使增加新的数据结构变得困难了。