对几种常见设计模式的理解
2017-08-23 20:54
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转自:'target='_blank'>http://blog.csdn.net/dengpeng0419/article/details/48110841
设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。
最早提出“设计模式”概念的是建筑设计大师亚力山大Alexander。在1970年他的《建筑的永恒之道》里描述了投计模式的发现,因为它已经存在了千百年之久,而现代才被通过大量的研究而被发现。在《建筑的永恒之道》里这样描述:模式是一条由三个部分组成的通用规则:它表示了一个特定环境、一类问题和一个解决方案之间的关系。每一个模式描述了一个不断重复发生的问题,以及该问题解决方案的核心设计。
设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。
最早提出“设计模式”概念的是建筑设计大师亚力山大Alexander。在1970年他的《建筑的永恒之道》里描述了投计模式的发现,因为它已经存在了千百年之久,而现代才被通过大量的研究而被发现。在《建筑的永恒之道》里这样描述:模式是一条由三个部分组成的通用规则:它表示了一个特定环境、一类问题和一个解决方案之间的关系。每一个模式描述了一个不断重复发生的问题,以及该问题解决方案的核心设计。
一、23种经典的设计模式
二、设计模式的六大原则
1、开闭原则开闭原则就是说对扩展开放,对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是:为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类。
2、里氏代换原则
里氏代换原则面向对象设计的基本原则之一。里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。
LSP是继承复用的基石,只有当衍生类可以替换掉基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里
氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现
抽象化的具体步骤的规范。
3、依赖倒转原则
这个是开闭原则的基础,具体内容:真对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。
4、接口隔离原则
这个原则的意思是:使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思,从这儿我们看出,其实设计模式就是一个软件的设计思想,从大型软件架构出发,为了升级和维护方便。
5、迪米特法则(最少知道原则)
为什么叫最少知道原则,就是说:一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。
6、合成复用原则
原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。
三、为什么要把很简单的东西搞得那么复杂
我们所理解的“简单”就是一把钥匙开一把锁的模式,目的仅仅是着眼于解决现在的问题,而设计模式的“复杂”就在于它是要构造一个“万能钥匙”,目的是提出一种对所有锁的开锁方案。在真正理解设计模式之前我一直在编写“简单”的代码。这个“简单”不是功能的简单,而是设计的简单。简单的设计意味着
缺少灵活性,代码很钢硬,只在这个项目里有用,拿到其它的项目中就是垃圾,我将其称之为“一次性代码”。
下面的一个例子说明了“为什么要把很简单的东西搞得那么复杂”:(策略模式)
说明:
模拟鸭子游戏的应用程序,要求:游戏中会出现各种颜色外形的鸭子,一边游泳戏水,一边呱呱叫。
第一种方法:(一次性代码)
直接编写出各种鸭子的类:MallardDuck//野鸭,RedheadDuck//红头鸭,各类有三个方法:
quack():叫的方法 swim():游水的方法 display():外形的方法
第二种方法:运用继承的特性,将其中共同的部分提升出来,避免重复编程。
即:设计一个鸭子的超类(Superclass),并让各种鸭子继承这个超类。
publicclassDuck{ publicvoidquack(){//呱呱叫 System.out.println("呱呱叫"); } publicvoidswim(){//游泳 System.out.println("游泳"); } publicabstratactvoiddisplay();/*因为外观不一样,让子类自己去决定了。*/ }
对于它的子类只需简单的继承就可以了,并实现自己的display()方法。
//野鸭 publicclassMallardDuckextendsDuck{ publicvoiddisplay(){ System.out.println("野鸭的颜色..."); } } //红头鸭 publicclassRedheadDuckextendsDuck{ publicvoiddisplay(){ System.out.println("红头鸭的颜色..."); } }
不幸的是,现在客户又提出了新的需求,想让鸭子飞起来。这个对于程序员,在简单不过了,在超类中在加一个方法就可以了。
publicclassDuck{ publicvoidquack(){//呱呱叫 System.out.println("呱呱叫"); } publicvoidswim(){//游泳 System.out.println("游泳"); } publicabstractvoiddisplay();/*因为外观不一样,让子类自己去决定了。*/ publicvoidfly(){ System.out.println("飞吧!鸭子"); } }
这样所有的继承这个超类的鸭子都会fly了。但是问题又出来了,客户又提出有的鸭子会飞,有的不能飞对于不能飞的鸭子,在子类中只需简单的覆盖。
//残废鸭 publicclassDisabledDuckextendsDuck{ publicvoiddisplay(){ System.out.println("残废鸭的颜色..."); } publicvoidfly(){ //覆盖,变成什么事都不做。 } }
其它会飞的鸭子不用覆盖。
点评:
对于上面的设计,你可能发现一些弊端,如果超类有新的特性,子类都必须变动,这是我们开发最不喜欢看到的,一个类变让另一个类也跟着变,这有点不符合OO设计了。这样很显然的耦合了一起。利用继承–>耦合度太高了.
第三种方法:用接口改进.
我们把容易引起变化的部分提取出来并封装之,来应付以后的变法。虽然代码量加大了,但可用性提高了,耦合度也降低了。
我们把Duck中的fly方法和quack提取出来。
publicinterfaceFlyable{ publicvoidfly(); } publicinterfaceQuackable{ publicvoidquack(); }
最后Duck的设计成为:
publicclassDuck{ publicvoidswim(){//游泳 System.out.println("游泳"); } publicabstractvoiddisplay();/*因为外观不一样,让子类自己去决定了。*/ }
而MallardDuck,RedheadDuck,DisabledDuck就可以写成为:
//野鸭 publicclassMallardDuckextendsDuckimplementsFlyable,Quackable{ publicvoiddisplay(){ System.out.println("野鸭的颜色..."); } publicvoidfly(){ //实现该方法 } publicvoidquack(){ //实现该方法 } } //红头鸭 publicclassRedheadDuckextendsDuckimplementsFlyable,Quackable{ publicvoiddisplay(){ System.out.println("红头鸭的颜色..."); } publicvoidfly(){ //实现该方法 } publicvoidquack(){ //实现该方法 } } //残废鸭只实现Quackable(能叫不能飞) publicclassDisabledDuckextendsDuckimplementsQuackable{ publicvoiddisplay(){ System.out.println("残废鸭的颜色..."); } publicvoidquack(){ //实现该方法 } }
点评:
好处:
这样已设计,我们的程序就降低了它们之间的耦合。
不足:
Flyable和Quackable接口一开始似乎还挺不错的,解决了问题(只有会飞到鸭子才实现Flyable),但是Java接口不具有实现代码,所以实现接口无法达到代码的复用。
第四种方法:可用以下的策略模式来解决.
————————-strategy(策略模式)————————-
我们有一个设计原则:
找出应用中相同之处,且不容易发生变化的东西,把它们抽取到抽象类中,让子类去继承它们;找出应用中可能需要变化之处,把它们独立出来,不要和那些不需要变化的代码混在一起。
–>important.现在,为了要分开“变化和不变化的部分”,我们准备建立两组类(完全远离Duck类),一个是”fly”相关的,另一个是
“quack”相关的,每一组类将实现各自的动作。比方说,我们可能有一个类实现“呱呱叫”,另一个类实现“吱吱叫”,还有一个类实现“安静”。
首先写两个接口。FlyBehavior(飞行行为)和QuackBehavior(叫的行为).
publicinterfaceFlyBehavior{ publicvoidfly(); } publicinterfaceQuackBehavior{ publicvoidquack(); }
我们在定义一些针对FlyBehavior的具体实现。
publicclassFlyWithWingsimplementsFlyBehavior{ publicvoidfly(){ //实现了所有有翅膀的鸭子飞行行为。 } } publicclassFlyNoWayimplementsFlyBehavior{ publicvoidfly(){ //什么都不做,不会飞 } }
针对QuackBehavior的几种具体实现。
publicclassQuackimplementsQuackBehavior{ publicvoidquack(){ //实现呱呱叫的鸭子 } } publicclassSqueakimplementsQuackBehavior{ publicvoidquack(){ //实现吱吱叫的鸭子 } } publicclassMuteQuackimplementsQuackBehavior{ publicvoidquack(){ //什么都不做,不会叫 } }
点评一:
这样的设计,可以让飞行和呱呱叫的动作被其他的对象复用,因为这些行为已经与鸭子类无关了。而我们增加一些新的行为,不会影响到既有的行为类,也不会影响“使用”到飞行行为的鸭子类。