设计模式 - 开篇

 　　什么是设计模式（Design Pattern）？

　　在我个人看来，模式一般是指内容会有边界（Border）或有比较固定内容（Fixed Content）的指导性东西，类似于路走多了就进而形成了路，这个路是有明显边界的和指导性的，所以个人理解的设计模式是特定问题的常用指导解决方案。

　　设计模式是高层次的解决方案，它要求个人在碰到问题时，不要过多关注问题的细节，将问题泛化和抽象化剥离出问题的核心，进而匹配看是否符合众多设计模式的使用场景而选用。所以设计模式描述的是：在各种情况下要选择什么样的方案来解决问题。

　　项目中合理地运用设计模式可以完美地解决很多问题，每种模式都在描述一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案。设计模式可以贯穿在开发乃至重构的过程中，使代码处于优雅且复用的状态以增强软件设计的适应变化能力。这也是设计模式的目的：提高代码可重用性和可靠性，并使代码条理清晰、易于理解、易于维护。

　　有哪些设计模式可供使用？

　　根据GOF《设计模式》著作中所说，设计模式可以分成三组：创建型(Creational)，结构型(Structural)，行为型(Behavioral)，共23种。

       

　　什么情况使用设计模式？

• 设计模式是复杂的，在引用前要衡量是否有必要给项目引入额外的复杂性。这要求使用者衡量实现某种模式所需的时间与该模式能够带来的效益。

• 不要在不了解设计模式的情况下使用他们。

• 使用者需有强大的概括能力，问题抽象出来都错了，谈何使用？

　　设计原则

　　为什么要提倡设计模式呢？上面提到了设计模式的目的是为了代码复用，增加可维护性。那么怎么才能让开发人员轻松写出可读性和可维护性高的程序呢？

　　Martin（Uncle Bob）提出了五项原则，这五个原则被称为S.O.L.I.D原则（首字母缩写）：

　　

　　SRP - 单一职责　　

　　作为开发者，想必大家都有这样的经验，一个方法参杂越多的交叉业务，它的定义就越不明确，复用性就越低。小至方法，大至模块，承担的职责越多，就等于把这些职责耦合在一起，它被复用的可能性就越小。当一个类具有了多项职责，它被更改的可能性也会增加，当其中一个职责发生变化时，可能会影响其他职责的运作，而每一次由于职责变化发生的改动，也会使得bug产生的风险增加。

　　所以SRP强调的是：引起类变化的因素永远不要多于一个。这意味着在设计需要的类时，需要考虑使得每个类被设计出来都只有一个目的（或主要目的）。但这并不意味着每个类只能有一个方法，应该是该类中所有的方法都要围绕着该类所描述的主要功能。至于那些有多个职责的类，应该被重新封装成新的类。

　　OCP - 开闭原则

　　该原则强调的是：一个软件实体（指的类、函数、模块等）应该对扩展开放，对修改关闭。即每次发生变化时，要通过添加新的代码来增强现有类型的行为，而不是修改原有的代码。

　　为什么要这样呢？我们都有这样的经历，在接手已经在正式上线的项目时，当需要面对新的需求时，我们首要的任务应该是尽量保证系统的设计框架是稳定的。对于一个功能，一般不会因为新功能的原因而去改变之前已经稳定的功能，因为如果你改变它，很可能你的改变会引发系统的崩溃。

　　OCP提倡的是：你需要一些额外功能，你应该扩展这个类而不是修改它。使用这种方式，现有系统不会看到由于新变化的所带来的影响。同时，你只需要测试新创建的类。与SRP一样，该原理通过尽可能减少对现有代码的更改来降低引入新错误的风险。

　　符合开闭原则的最好方式是提供一个固有的接口（或抽象类），为系统提供一个相对稳定的抽象层，然后让所有可能发生变化的类实现该接口，让固定的接口与相关对象进行交互，这样如果需要修改系统的行为，只需在抽象层进行新增业务方法，然后增加新的具体类来实现新的业务功能即可。

　　LSP - 里氏替换原则

　　里氏替换原则（LSP）声明：所有引用基类的地方必须能使用其子类的对象。也就是说任何基类可以被调用的地方，子类也一定可以被调用。

　　在软件开发过程中，只有当子类替换掉父类后，此时软件的功能不受影响时，父类才能真正地被复用，而子类也可以在父类的基础上添加新的行为。举个例子：我喜欢运动，那能推断出我一定喜欢跑步，因为跑步是运动的一种；但是从我喜欢跑步却不能推断我喜欢运动，因为我并不喜欢蹦极，虽然它也是运动的一种。

　　ISP - 接口分离原则

　　接口分离原则：使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好。也就是说不要让一个单一的接口承担过多的职责，而应把每个职责分离到多个专门的接口中，进行接口分离。

　　我们应该都有这样的经历，在一个大的业务类型接口中，定义了非常多的方法，当业务需要在该接口添加新方法时，所有实现该接口的类都要去实现该方法，这样就会导致即使我负责的业务跟你新加的方法没有太大关系，我也得去实现你的方法，并且由于需要实现新的方法，导致客户端会暴露这个方法。

　　根据接口分离原则，推荐的实现的方式应该是：把大的接口拆分，让大类实现多个更小的接口，根据用途对功能进行分组。依赖关系与那些相关联用于松耦合，增加健壮性，灵活性以及可复用性。我们需要注意控制接口的粒度，接口不能太小，如果太小会导致系统中接口泛滥，不利于维护；接口也不能太大，太大的接口将违背接口分离原则，灵活性较差，使用起来很不方便。

　　那这个度是如何控制的呢？这里有一个准则是，基于客户端需要的用途对功能进行分组，仅仅提供客户端需要的行为，不需要的行为则隐藏起来，应当为客户端提供尽可能小的单独的接口，而不要提供大的总接口。

　　我们能看出这是SRP的延伸，所以重构的过程中，可以结合接口隔离原则和单一职责原则进行代码重构。

　　DIP - 依赖倒置原则

　　先说一下这个依赖关系是什么。

　　在实际的开发过程中，我们很多人总是倾向于创建一些高层模块依赖于低层模块的开发策略，因为是低层次提供了对外的接口，高层次只能依赖于低层次所提供的接口，所以这个依赖关系应该是高层依赖于底层。
　　如何理解高层次和低层次？通俗点说：当A需要用到B时，那A就是高层次，B就是低层次。很明显，如果设计了这些高层模块依赖于低层模块，那么对低层模块的改动就会直接影响到高层模块，从而迫使它们需要作出改动，高层将没有任何的自主性。

　　如何去除这样的关系？依赖倒置原则提倡的是：高层模块不应该依赖于低层模块，至此我们应该知道了这个倒置的含义，应该是解除高层和底层的直接耦合关系。很明显，去除这层关系是对的，但如何实现呢？

　　依赖倒置的原则是：依赖抽象，不依赖具体实现，也就是高层和底层的耦合关系通过抽象（接口）来实现。这也是我们提倡的面向接口编程，与之相关的概念是DI（依赖注入）和IoC（控制反转）。

　　该原则规定了在类之间存在依赖关系的情况下，应使用抽象（如接口）来构建它们的耦合关系，而不是直接引用类。 这减少了由低层次模块的变化而导致高层模块的改动。

 

 　　后记　　

　　通常我们接手一个依赖关系很糟糕的项目要进行重构时，你会发现里面代码可能会混乱，脆弱且难以重用。在这过程中我们势必要改变现有功能或添加新的功能，而这样的代码会让我们维护的过程变得举步维艰。脆弱的代码很容易造成bug的产生，常见的情况是你一个区域的代码发生变化时候，造成你其他模块出现bug。如果你遵从SOLID原则，那么你可以编写出更灵活更健壮的代码，并且具有更高的重用性。　　

　　设计模式就是实现了以上这些原则，从而达到了代码复用、增加可维护性的目的。这些设计原则在编码过程是非常有用的，它给予指导性的思想去编写高质量的可重用代码， 可以显著的提升我们软件的可维护性。

　　通常大部分的成熟重量级框架中，设计模式是必不可少的，类似于微软的MVC，EntityFramework框架中，穿插着大量的设计模式，如果你熟悉了这些设计模式，毫无疑问，这将会助你迅速掌握框架的结构。

　　后面我们将会针对上面提到的3人组设计模式进行实例讲解，不一定所有的模式都会讲到，因为在实际应用中，也不可能所有的设计模式都会用到，而且个人由于工作经历也没完全遇到和使用所有的设计模式：）

　　

 　　让我知道如果你有更好的想法或建议：）