设计模式杂谈

2021-08-15 669 阅读9分钟

前言

设计模式地本质就是找到变化，封装变化。为了做到这个，引出了很多设计原则，例如单一原则、简单原则、最少原则、表达原则、职责原则、面向对象原则、反转原则、惯例原则、分离原则、契约原则，当然也有一些思维，例如组合思维、分层思维、工程思维、对象思维、迭代思维等。

目录

一、六大设计模式准则

单一职责
- 类的职责应该单一，一个方法只做一件事，每次改动到最小单位的方法或类，尽量只有一个原因引起变化
里氏替换原则
- 所有引用基类的地方，必须能够使用其子类直接替换
- 子类继承父类，重写方法
- 覆盖父类方法时，输出可以缩小，输入可以放大
依赖倒置
- 高层模块不能依赖底层模块，两者应该依赖其抽象
- 抽象针对Java就是抽象类、接口，细节就是实现类，细节应该依赖抽象。面向接口，面向抽象编程，可以减少类之间的耦合性，提高稳定性。
接口隔离原则
- 客户端不应该依赖它不需要的接口，一个接口尽量只服务于一个子模块或业务逻辑
- 接口需要高内聚，减少对外交互
- 设计需要有限度，设计粒度越小，越灵活，但是结构会很复杂。
迪米特法则
- 最少知识原则，一个对象应该对其他对象有最少的了解，对类的低耦合提出了明确的要求
开闭原则
- 对扩展开放，对修改关闭
- 抽象元素，封装变化

二、设计模式类型

创建型设计模式
- 关注重点在于一个对象内部结构的，常常是接口与实现的组合
结构型设计模式
- 关注重点就在于多个对象之间的组合方式
行为型设计模式
- 关注点是对象内部算法及对象之间的职责和分配，比如，具体实现算法、选择策略、状态变化等抽象概念。
- 行为型模式还可以分为以下两种。
  - 类行为型模式：使用继承的方式来关联不同类之间的行为。
  - 对象行为型模式：使用组合或聚合方式来分配不同类之间的行为。

三、设计模式

1、创建型模式

单例模式

很常见，就是强制实现对象唯一创建，伴随者常见的单例线程安全等问题

建造者模式

即Builder模式，侧重点在于如何实现对象创建过程中的组合，针对参数很多的情况下，我们会考虑用Builder模式，然后在最后build时，创建一个对象，实现了对象创建过程的多态。

抽象工厂模式

侧重点是创建一组实现统一抽象产品的工厂对象族，本质上是为了寻找正确的抽象产品，保证被创建对象的工厂之间的一致性

工厂方法模式

将创建对象的时机延迟到了每一个具体的工厂中，让具体工厂解决复杂对象创建的过程，并定义接口，来保证创建对象时的可任意替换行，实现了对象创建时的多态

通过复制，快速建立对象副本，可以动态扩展运行时的对象能力，实现了对象拷贝的多态

2、结构型模式

适配器模式

实现了不同接口功能间的转换，将源角色转换成目标角色

抽象和实现分离。实现了抽象实体和抽象行为之间的永久绑定，可以理解为在基于已有的构件上设计可能会发生变化的行为

于表达整体和部分的关系，可以忽略单个对象和合成对象之间的差别。它实际采用的是一种树状结构，叶子节点、组合节点

动态地给一个对象添加一些额外的职责，与继承不同，通过代理方式实现了接口功能的多态，避免了大量子类的派生。它适用于链状和树状的结构，但容易造成对象与装饰器之间耦合度过高。

用于对子系统提供统一的接口，与中介模式不同，侧重点是提供给外部一个访问接口，除了这个接口不允许有任何访问子系统的行为发生

用于解决大对象重复创建损耗资源的问题，通过共享对象池来复用对象

模式的结构与装饰模式非常相似，但侧重点不同，一种是修改对象的行为，另一种是控制访问。

3、行为型模式

访问者模式

在对象级别中实际为树型结构，与抽象工厂模式类似。它给使用者提供了一种统一访问树结构中数据节点的方式，因此具备灵活扩展的特性

模板方法模式

定义一个算法模板，并将具体的执行步骤延迟到子类中实现

将多个不同的算法封装成策略，让它们可以互相替换，适合应用于对计算效率有一定要求的系统。策略模式通常会和工厂方法模式配合使用，为使用者提供一组使用策略

最常用的实现方式是状态机，大量应用于需要控制状态流转的系统中。常用在游戏、工作流引擎、购物流程等系统开发中

观察者模式

观察者模式侧重于将观察者和被观察者代码解耦，而中介者则侧重于充当两个对象之间的新媒介

备忘录模式

也叫快照模式，通常用于捕获一个对象的内部状态，比如保存、打开、关闭等状态，并在执行对象之外保存一个副本状态，方便用于之后恢复对象到某一个时间状态

中介者模式

最大的作用在于解耦对象之间的直接引用，设计思想和分层思想很像，通过引入一个中间层，将层与层之间的多对多关系变为一对多关系

迭代器模式

大量应用于基础类库中，对重复遍历操作进行封装。现在大部分编程语言都提供了现成的迭代器可以使用

解释器模式

为某个语言（编程语言也是语言）定义它的语法表示，比如 if-else 语法、正则，并定义一个解释器用来处理这个语法

将某个命令（函数方法）封装成对象进行传递，关注的维度是命令，比如，打开、关闭文件的命令。用于处理多个命令调用和使用远程服务的场景

责任链模式

动态指定职责的承担对象，由各自对象实现对应职责

四、设计模式比对

1、创建类模式

工厂方法模式和建造者模式

工厂方法模式注重点是整体对象的创建方法，而建造者模式注重点是部件对象构建的过程，目的是通过一步一步精确构造创建出一个复杂的对象。

例如，制造一辆车，通过工厂方法，直接生产出来的就是一辆可以开的车，而通过建造者模式，需要一步一步组装，组装好一辆车后才生成。

抽象工厂模式和建造者模式

抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品：具有不同分类维度的产品组合，不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。而建造者模式依旧是需要按指定流程创建产品，组装新产品。

2、结构类模式

代理模式和装饰者模式

两者的相同点就是都具有相同的接口，不同点在于代理模式侧重于对代理过程的控制，而装饰模式则是对类功能进行加强或减弱，侧重于类功能的变化。

装饰者模式和适配器模式

两者都是包装作用，通过类委托的形式实现其功能。装饰者模式包装的是自己的兄弟类，属于同一个接口或父类，适配器模式则是作用于两个没有关系的角色之间的转换，将非本家族的对象伪装成家族对象，本质是非相同接口的对象。

3、行为类模式

命令模式和策略模式

策略模式的侧重点在于封装算法，认为算法是一个完整的、不可拆分的原子业务，目的是算法间可以独立、并可以相互替换。而命令模式则是对动作的解耦，把一个动作的执行分为执行对象(命令接收者，最终命令的具体执行过程)、执行行为(每个命令角色Command)，让两者相互独立而不影响。

策略模式和状态模式

策略模式的侧重点在于封装算法，算法之间没有交互，算法可以自由切换。而状态模式封装的是状态，以达到状态切换，行为随着发生改变的目的。

观察者模式和责任链模式

在观察者模式中，一个具体的角色，它即可以是观察者，也可以是被观察者。这两种模式对于事务的处理都会产生触发链，即业务的处理流转，链条化处理，只不过是消息的分销渠道不同，上下节点的关系也不同(责任链中都不存在上下节点关系，而责任链上下节点关系很明确)

4、其它模式间对比

策略模式和桥接模式

桥接模式关注的是抽象和实现分离，实现抽象和实现都可以独立扩展，只要继承了抽象类就可以继续扩展。

门面模式和中介者模式

门面模式侧重于为复杂的子系统提供一个统一的访问入口，定义的是一个高层接口，可以避免外部模块深入到子系统内部，与内部细节耦合。中介者模式则是用一个中介对象来封装一系列同事对象的交互行为，使各对象之间不再显示地引用。