设计模式太多了,第一波我就先看一些常用的,把这些常用的都掌握好了,也是十分大的进步。
1.创建型模式
1.1单例模式
单例模式就是全局一个对象,具体的创建方式有懒汉式,饿汉式,双重检测,静态内部类,枚举等。 单例存在的问题很多。比如说性能模式、隐藏依赖关系、扩展性收到影响、对OOP特性的支持性不友好。 实际研发中还是考虑能不适用单例就不适用单例,可以寻找更好的替代方式,比如静态内部类、工厂模式、容器模式。
1.2工厂模式
工厂模式就包括简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式。简单工厂和工厂方法是常用的方法。这两个的区别是什么呢?主要是覆盖范围,类似于世界五百强和小作坊的区别。简单工厂就是一个简单的参数生成一种零部件,而工厂方法则是直接通过工厂模式生成不同的零部件组合成商品。
详细点说,工厂模式的作用有下面 4 个,这也是判断要不要使用工厂模式最本质的参考标准。
- 封装变化:创建逻辑有可能变化,封装成工厂类之后,创建逻辑的变更对调用者透明。
- 代码复用: 创建代码抽离到独立的工厂类之后可以复用。
- 隔离复杂性:封装复杂的创建逻辑,调用者无需了解如何创建对象。
- 控制复杂度:将创建代码抽离出来,让原本的函数或类职责更单一,代码更简洁。
1.3建造者模式
建造者模式跟工厂的区别就是,工厂是固定的几种输入方法,然后输出产物。而建造者模式给予调用者更高的操控性,根据输入参数的顺序而又不同的构造产物。
如果一个类中有很多属性,为了避免构造函数的参数列表过长,影响代码的可读性和易用性,我们可以通过构造函数配合 set() 方法来解决。但是,如果存在下面情况中的任意一种,我们就要考虑使用建造者模式了。
当然构造者模式也有缺点,针对必须输入的参数,需要结合构造函数来 set() 方法来设置属性值。
1.4原型模式
如果对象的创建成本很大,并且需要很多依赖,而同一个类的不同对象之间差别不大(大部分字段都相同),在这种情况下,我们可以利用对已有对象(原型)进行复制(或者叫拷贝)的方式,来创建新对象,以达到节省创建时间的目的。这种基于原型来创建对象的方式就叫作原型模式。
复制时主要分为浅拷贝和深拷贝。在使用原型模式时,应该尽量使用浅拷贝,使得拷贝的对象共同指向一份数据。但是这样有数据被修改的风险,这使得我们在使用时应该进行充分考虑。
2.结构型模式
首先背一遍结构模式有哪些:代理模式、桥接模式、装饰者模式、适配器模式、门面模式、享元模式、组合模式。
2.1代理模式
代理模式是在不改变原有代码的基础上,为原始类定义一个代理类,主要目的是控制访问,而非加强功能,这是它跟装饰器模式最大的不同。一般情况下,我们让代理类和原始类实现同样的接口。但是,如果原始类并没有定义接口,并且原始类代码并不是我们开发维护的。在这种情况下,我们可以通过让代理类继承原始类的方法来实现代理模式。
对于静态代理存在的问题,我们可以通过动态代理来解决。我们不事先为每个原始类编写代理类,而是在运行的时候动态地创建原始类对应的代理类,然后在系统中用代理类替换掉原始类。
代理模式常用在业务系统中开发一些非功能性需求,比如:监控、统计、鉴权、限流、事务、幂等、日志。我们将这些附加功能与业务功能解耦,放到代理类统一处理,让程序员只需要关注业务方面的开发。
2.2桥接模式
桥接模式有两种理解方式。第一种理解方式是“将抽象和实现解耦,让它们能独立开发”。这种理解方式比较特别,应用场景也不多。另一种理解方式更加简单,等同于“组合优于继承”设计原则,这种理解方式更加通用,应用场景比较多。不管是哪种理解方式,它们的代码结构都是相同的,都是一种类之间的组合关系。
2.3装饰器模式
装饰器模式主要解决继承关系过于复杂的问题,通过组合来替代继承,给原始类添加增强功能。这也是判断是否该用装饰器模式的一个重要的依据。除此之外,装饰器模式还有一个特点,那就是可以对原始类嵌套使用多个装饰器。为了满足这样的需求,在设计的时候,装饰器类需要跟原始类继承相同的抽象类或者接口。
2.4适配器模式
适配器模式是用来做适配的,它将不兼容的接口转换为可兼容的接口,让原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。适配器模式有两种实现方式:类适配器和对象适配器。其中,类适配器使用继承关系来实现,对象适配器使用组合关系来实现。
2.5门面模式
门面模式原理、实现都非常简单,应用场景比较明确。它通过封装细粒度的接口,提供组合各个细粒度接口的高层次接口,来提高接口的易用性,或者解决性能、分布式事务等问题。
2.6组合模式
组合模式的设计思路,与其说是一种设计模式,倒不如说是对业务场景的一种数据结构和算法的抽象。其中,数据可以表示成树这种数据结构,业务需求可以通过在树上的递归遍历算法来实现。组合模式,将一组对象组织成树形结构,将单个对象和组合对象都看作树中的节点,以统一处理逻辑,并且它利用树形结构的特点,递归地处理每个子树,依次简化代码实现。
2.7享元模式
所谓“享元”,顾名思义就是被共享的单元。享元模式的意图是复用对象,节省内存,前提是享元对象是不可变对象。
3.行为型模式
行为模式太多了,只记得几个重要的,目前主要的是,观察者模式、模板模式、策略模式、职责链模式、迭代器模式、状态模式、访问者模式、备忘录模式、命令模式、解释器模式、中介模式。
3.1 观察者模式
不同的应用场景和需求下,这个模式也有截然不同的实现方式:有同步阻塞的实现方式,也有异步非阻塞的实现方式;有进程内的实现方式,也有跨进程的实现方式。同步阻塞是最经典的实现方式,主要是为了代码解耦;异步非阻塞除了能实现代码解耦之外,还能提高代码的执行效率;进程间的观察者模式解耦更加彻底,一般是基于消息队列来实现,用来实现不同进程间的被观察者和观察者之间的交互。
3.2 模版模式
模板方法模式在一个方法中定义一个算法骨架,并将某些步骤推迟到子类中实现。模板方法模式可以让子类在不改变算法整体结构的情况下,重新定义算法中的某些步骤。这里的“算法”,我们可以理解为广义上的“业务逻辑”,并不特指数据结构和算法中的“算法”。这 里的算法骨架就是“模板”,包含算法骨架的方法就是“模板方法”,这也是模板方法模式名字的由来。
3.3 策略模式
策略模式定义一族算法类,将每个算法分别封装起来,让它们可以互相替换。策略模式可以使算法的变化独立于使用它们的客户端(这里的客户端代指使用算法的代码)。策略模式用来解耦策略的定义、创建、使用。实际上,一个完整的策略模式就是由这三个部分组成的。
3.4 职责链模式
在职责链模式中,多个处理器依次处理同一个请求。一个请求先经过 A 处理器处理,然后再把请求传递给 B 处理器,B 处理器处理完后再传递给 C 处理器,以此类推,形成一个链条。链条上的每个处理器各自承担各自的处理职责,所以叫作职责链模式。 职责链模式常用在框架开发中,用来实现过滤器、拦截器功能,让框架的使用者在不需要修改框架源码的情况下,添加新的过滤、拦截功能。这也体现了之前讲到的对扩展开放、对修改关闭的设计原则。
3.5 迭代器模式
迭代器模式也叫游标模式,它用来遍历集合对象。这里说的“集合对象”,我们也可以叫“容器”“聚合对象”,实际上就是包含一组对象的对象,比如,数组、链表、树、图、跳表。迭代器模式主要作用是解耦容器代码和遍历代码。大部分编程语言都提供了现成的迭代器可以使用,我们不需要从零开始开发。
3.6 状态模式
状态模式一般用来实现状态机,而状态机常用在游戏、工作流引擎等系统开发中。状态机又叫有限状态机,它由 3 个部分组成:状态、事件、动作。其中,事件也称为转移条件。事件触发状态的转移及动作的执行。不过,动作不是必须的,也可能只转移状态,不执行任何动作。
3.7 访问者模式
访问者模式允许一个或者多个操作应用到一组对象上,设计意图是解耦操作和对象本身,保持类职责单一、满足开闭原则以及应对代码的复杂性。 对于访问者模式,学习的主要难点在代码实现。而代码实现比较复杂的主要原因是,函数重载在大部分面向对象编程语言中是静态绑定的。也就是说,调用类的哪个重载函数,是在编译期间,由参数的声明类型决定的,而非运行时,根据参数的实际类型决定的。
3.8 备忘录模式
备忘录模式也叫快照模式,具体来说,就是在不违背封装原则的前提下,捕获一个对象的内部状态,并在该对象之外保存这个状态,以便之后恢复对象为先前的状态。这个模式的定义表达了两部分内容:一部分是,存储副本以便后期恢复;另一部分是,要在不违背封装原则的前提下,进行对象的备份和恢复。
3.9 命令模式
落实到编码实现,命令模式用到最核心的实现手段,就是将函数封装成对象。我们知道,在大部分编程语言中,函数是没法作为参数传递给其他函数的,也没法赋值给变量。借助命令模式,我们将函数封装成对象,这样就可以实现把函数像对象一样使用。 命令模式的主要作用和应用场景,是用来控制命令的执行,比如,异步、延迟、排队执行命令、撤销重做命令、存储命令、给命令记录日志等,这才是命令模式能发挥独一无二作用的地方。
3.10 解释器模式
解释器模式为某个语言定义它的语法(或者叫文法)表示,并定义一个解释器用来处理这个语法。实际上,这里的“语言”不仅仅指我们平时说的中、英、日、法等各种语言。从广义上来讲,只要是能承载信息的载体,我们都可以称之为“语言”,比如,古代的结绳记事、盲文、哑语、摩斯密码等。 要想了解“语言”要表达的信息,我们就必须定义相应的语法规则。这样,书写者就可以根据语法规则来书写“句子”(专业点的叫法应该是“表达式”),阅读者根据语法规则来阅读“句子”,这样才能做到信息的正确传递。而我们要讲的解释器模式,其实就是用来实现根据语法规则解读“句子”的解释器。
3.11 中介模式
中介模式的设计思想跟中间层很像,通过引入中介这个中间层,将一组对象之间的交互关系(或者说依赖关系)从多对多(网状关系)转换为一对多(星状关系)。原来一个对象要跟n 个对象交互,现在只需要跟一个中介对象交互,从而最小化对象之间的交互关系,降低了代码的复杂度,提高了代码的可读性和可维护性。 观察者模式和中介模式都是为了实现参与者之间的解耦,简化交互关系。两者的不同在于应用场景上。在观察者模式的应用场景中,参与者之间的交互比较有条理,一般都是单向的,一个参与者只有一个身份,要么是观察者,要么是被观察者。而在中介模式的应用场景中,参与者之间的交互关系错综复杂,既可以是消息的发送者、也可以同时是消息的接收者。