设计模式

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单一职责原则

一个类只负责一个功能领域中的相应职责,或者可以定义为:就一个类而言,应该只有一个引起它变化的原因。

单一职责原则告诉我们:一个类不能太“累”!在软件系统中,一个类(大到模块,小到方法)承担的职责越多,它被复用的可能性就越小,而且一个类承担的职责过多,就相当于将这些职责耦合在一起,当其中一个职责变化时,可能会影响其他职责的运作,因此要将这些职责进行分离,将不同的职责封装在不同的类中,即将不同的变化原因封装在不同的类中,如果多个职责总是同时发生改变则可将它们封装在同一类中。

单一职责原则是实现高内聚、低耦合的指导方针,它是最简单但又最难运用的原则,需要设计人员发现类的不同职责并将其分离,而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关实践经验。

优点:如果类与方法的职责划分得很清晰,不但可以提高代码的可读性,更实际性地更降低了程序出错的风险,因为清晰的代码会让 bug 无处藏身,也有利于 bug 的追踪,也就是降低了程序的维护成本。

模式分类

创建型

创建型模式(Creational Pattern)对类的实例化过程进行了抽象,能够将模块中对象的创建和对象的使用分离。为了使结构更加清晰,外界对于这些对象只需要知道它们共同的接口,而不清楚其具体的实现细节,使整个系统的设计更加符合单一职责原则。

  1. 简单工厂模式(Simple Factory Pattern)
  2. 工厂方法模式(Factory Method Pattern)
  3. 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)
  4. 单例模式(Singleton Pattern)
  5. 生成器模式(Builder Pattern)
  6. 原型模式(Prototype Pattern)

结构型

结构型模式(Structural Pattern)描述如何将类或者对 象结合在一起形成更大的结构,就像搭积木,可以通过简单积木的组合形成复杂的、功能更为强大的结构。结构型模式可以分为类结构型模式和对象结构型模式:

  • 类结构型模式关心类的组合,由多个类可以组合成一个更大的系统,在类结构型模式中一般只存在继承关系和实现关系。
  • 对象结构型模式关心类与对象的组合,通过关联关系使得在一 个类中定义另一个类的实例对象,然后通过该对象调用其方法。 根据“合成复用原则”,在系统中尽量使用关联关系来替代继承关系,因此大部分结构型模式都是对象结构型模式。
  1. 外观模式
  2. 适配器模式
  3. 桥接模式
  4. 代理模式
  5. 装饰者模式
  6. 享元模式

行为型

行为型模式(Behavioral Pattern)是对在不同的对象之间划分责任和算法的抽象化。行为型模式不仅仅关注类和对象的结构,而且重点关注它们之间的相互作用。通过行为型模式,可以更加清晰地划分类与对象的职责,并研究系统在运行时实例对象之间的交互。

  1. 职责链模式
  2. 命令模式
  3. 解释器模式
  4. 迭代器模式
  5. 中介者模式
  6. 备忘录模式
  7. 观察者模式
  8. 状态模式
  9. 策略模式
  10. 模板方法模式
  11. 访问者模式

创建型 - 设计模式

简单工厂模式

简单工厂模式(Simple Factory Pattern):专门定义一个类(工厂类)来负责创建其他类的实例。可以根据创建方法的参数来返回不同类的实例,被创建的实例通常都具有共同的父类。

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优点:

  • 使用者只需要给工厂类传入一个正确的约定好的参数,就可以获取你所需要的对象,而不需要知道其创建细节,一定程度上减少系统的耦合。
  • 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名,只需要知道具体产品类所对应的参数即可,减少开发者的记忆成本。

缺点:

  • 如果业务上添加新产品的话,就需要修改工厂类原有的判断逻辑,这其实是违背了开闭原则的。
  • 在产品类型较多时,有可能造成工厂逻辑过于复杂。所以简单工厂模式比较适合产品种类比较少而且增多的概率很低的情况。

工厂方法模式

工厂方法模式(Factory Method Pattern)又称为工厂模式,工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口,而工厂子类则负责生成具体的产品对象,即通过不同的工厂子类来创建不同的产品对象。

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工厂方法和简单工厂有一些区别,简单工厂是由一个代工厂生产不同的产品,而工厂方法是对工厂进行抽象化,不同产品都由专门的具体工厂来生产。可口可乐工厂专门生产可口可乐,百事可乐工厂专门生产百事可乐。

优点:

  • 用户只需要关心其所需产品对应的具体工厂是哪一个即可,不需要关心产品的创建细节,也不需要知道具体产品类的类名。
  • 当系统中加入新产品时,不需要修改抽象工厂和抽象产品提供的接口,也无须修改客户端和其他的具体工厂和具体产品,而只要添加一个具体工厂和与其对应的具体产品就可以了,符合了开闭原则。

缺点:

  • 当系统中加入新产品时,除了需要提供新的产品类之外,还要提供与其对应的具体工厂类。因此系统中类的个数将成对增加,增加了系统的复杂度。

抽象工厂模式

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern):提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无须指定它们具体的类。

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优点:

  • 具体产品在应用层代码隔离,不需要关心产品细节。只需要知道自己需要的产品是属于哪个工厂的即可 当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时,它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。这对一些需要根据当前环境来决定其行为的软件系统来说,是一种非常实用的设计模式。

缺点:

  • 规定了所有可能被创建的产品集合,产品族中扩展新的产品困难,需要修改抽象工厂的接口。

单例模式

单例模式(Singleton Pattern):单例模式确保某一个类只有一个实例,并提供一个访问它的全剧访问点。

优点:

  • 提供了对唯一实例的受控访问。因为单例类封装了它的唯一实例,所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它。
  • 因为该类在系统内存中只存在一个对象,所以可以节约系统资源。

缺点:

  • 由于单例模式中没有抽象层,因此单例类很难进行扩展。
  • 对于有垃圾回收系统的语言 Java,C# 来说,如果对象长时间不被利用,则可能会被回收。那么如果这个单例持有一些数据的话,在回收后重新实例化时就不复存在了。

结构型 - 设计模式

适配器模式

适配器模式(Adapter Pattern) :将一个接口转换成客户希望的另一个接口,使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。适配器模式的别名是包装器模式(Wrapper),是一种结构型设计模式。

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优点:

  • 符合开闭原则:使用适配器而不需要改变现有类,提高类的复用性。
  • 目标类和适配器类解耦,提高程序扩展性。

缺点:

  • 增加了系统的复杂性

行为型 - 设计模式