设计模式GoF

设计模式 GoF(Gang of Four)

笔记来源

分类

1. 目的

   • 创建型

     对象的创建

     • 单例
     • 原型
     • 工厂方法
     • 抽象工厂
     • 建造者

   • 结构型

     布局

     • 代理
     • 桥接
     • 适配器
     • 装饰
     • 外观
     • 享元
     • 组合

   • 行为型

     类,对象间如何相互协作

     • 模板方法
     • 策略
     • 命令
     • 职责链
     • 状态
     • 观察者
     • 终结者
     • 迭代器
     • 访问者
     • 备忘录
     • 解释器

2. 作用范围

   • 针对类的 类模式: (静态) 适配器, 工厂方法, 模板方法, 解释器.
   • 针对对象的对象模式: 剩余19种.

3. 功能

   • 单例（Singleton）模式：某个类只能生成一个实例，该类提供了一个全局访问点供外部获取该实例，其拓展是有限多例模式。
   • 原型（Prototype）模式：将一个对象作为原型，通过对其进行复制而克隆出多个和原型类似的新实例。
   • 工厂方法（Factory Method）模式：定义一个用于创建产品的接口，由子类决定生产什么产品。
   • 抽象工厂（AbstractFactory）模式：提供一个创建产品族的接口，其每个子类可以生产一系列相关的产品。
   • 建造者（Builder）模式：将一个复杂对象分解成多个相对简单的部分，然后根据不同需要分别创建它们，最后构建成该复杂对象。
   • 代理（Proxy）模式：为某对象提供一种代理以控制对该对象的访问。即客户端通过代理间接地访问该对象，从而限制、增强或修改该对象的一些特性。
   • 适配器（Adapter）模式：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能一起工作。
   • 桥接（Bridge）模式：将抽象与实现分离，使它们可以独立变化。它是用组合关系代替继承关系来实现，从而降低了抽象和实现这两个可变维度的耦合度。
   • 装饰（Decorator）模式：动态的给对象增加一些职责，即增加其额外的功能。
   • 外观（Facade）模式：为多个复杂的子系统提供一个一致的接口，使这些子系统更加容易被访问。
   • 享元（Flyweight）模式：运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。
   • 组合（Composite）模式：将对象组合成树状层次结构，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性.
   • 模板方法（TemplateMethod）模式：定义一个操作中的算法骨架，而将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤。
   • 策略（Strategy）模式：定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的改变不会影响使用算法的客户。
   • 命令（Command）模式：将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。
   • 职责链（Chain of Responsibility）模式：把请求从链中的一个对象传到下一个对象，直到请求被响应为止。通过这种方式去除对象之间的耦合。
   • 状态（State）模式：允许一个对象在其内部状态发生改变时改变其行为能力。
   • 观察者（Observer）模式：多个对象间存在一对多关系，当一个对象发生改变时，把这种改变通知给其他多个对象，从而影响其他对象的行为。
   • 中介者（Mediator）模式：定义一个中介对象来简化原有对象之间的交互关系，降低系统中对象间的耦合度，使原有对象之间不必相互了解。
   • 迭代器（Iterator）模式：提供一种方法来顺序访问聚合对象中的一系列数据，而不暴露聚合对象的内部表示。
   • 访问者（Visitor）模式：在不改变集合元素的前提下，为一个集合中的每个元素提供多种访问方式，即每个元素有多个访问者对象访问。
   • 备忘录（Memento）模式：在不破坏封装性的前提下，获取并保存一个对象的内部状态，以便以后恢复它。
   • 解释器（Interpreter）模式：提供如何定义语言的文法，以及对语言句子的解释方法，即解释器。

设计原则

开闭原则(Open Close Principle OCP)

Software entities should be open for extension，but closed for modification.
当应用的需求改变时, 在不修改软件实体的源代码前提下扩展功能.

利用"抽象约束, 封装变化"

里氏替换原则(Liskov Substitution Principle LSP)

Inheritance should ensure that any property proved about supertype objects
also holds for subtype objects
继承必须确保超类所有的性质在其子类中仍然成立.

里氏替换原则通俗来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。
也就是说：子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽量不要重写父类的方法。

依赖倒置

High level modules shouldnot depend upon low level modules.Both should depend
upon abstractions.Abstractions should not depend upon details. Details should
depend upon abstractions.

面向接口编程, 高层模块不应该依赖底层模块, 两者通过接口完成依赖.

依赖倒置原则的目的是通过要面向接口的编程来降低类间的耦合性，所以我们在实际编程中只要遵循以下4点，就能在项目中满足这个规则。

• 每个类尽量提供接口或抽象类，或者两者都具备。
• 变量的声明类型尽量是接口或者是抽象类。
• 任何类都不应该从具体类派生。
• 使用继承时尽量遵循里氏替换原则。

单一职责原则(Single Responsibility Principle SRP)

There should never be more than one reason for a class to change

单一职责原则的核心就是控制类的粒度大小、将对象解耦、提高其内聚性。如果遵循单一职责原则将有以下优点。

• 降低类的复杂度。一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单得多。
• 提高类的可读性。复杂性降低，自然其可读性会提高。
• 提高系统的可维护性。可读性提高，那自然更容易维护了。
• 变更引起的风险降低。变更是必然的，如果单一职责原则遵守得好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

接口隔离原则(Interface Segreation Principle ISP)

Clients should not be forced to depend in method they do not use
The dependency of one class to another one should depend on the smallest possible
interface.

要为各个类建立它们需要的专用接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。

接口隔离原则和单一职责都是为了提高类的内聚性、降低它们之间的耦合性，
体现了封装的思想，但两者是不同的：

• 单一职责原则注重的是职责，而接口隔离原则注重的是对接口依赖的隔离。
• 单一职责原则主要是约束类，它针对的是程序中的实现和细节；接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象和程序整体框架的构建。

在具体应用接口隔离原则时，应该根据以下几个规则来衡量。

• 接口尽量小，但是要有限度。一个接口只服务于一个子模块或业务逻辑。
• 为依赖接口的类定制服务。只提供调用者需要的方法，屏蔽不需要的方法。
• 了解环境，拒绝盲从。每个项目或产品都有选定的环境因素，环境不同，接口拆分的标准就不同深入了解业务逻辑。
• 提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

迪米特隔离原则

迪米特法则(Law of Demeter LoD)

Talk only to your immediate friends and not to strangers.

如果两个软件实体无须直接通信，那么就不应当发生直接的相互调用，可以通过第三方转发该调用。

从迪米特法则的定义和特点可知，它强调以下两点：

• 从依赖者的角度来说，只依赖应该依赖的对象。
• 从被依赖者的角度说，只暴露应该暴露的方法。

所以，在运用迪米特法则时要注意以下 6 点。

• 在类的划分上，应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合越弱，就越有利于实现可复用的目标。
• 在类的结构设计上，尽量降低类成员的访问权限。
• 在类的设计上，优先考虑将一个类设置成不变类。
• 在对其他类的引用上，将引用其他对象的次数降到最低。
• 不暴露类的属性成员，而应该提供相应的访问器（set 和 get 方法）。
• 谨慎使用序列化（Serializable）功能。

合成复用原则(Composite Reuse Principle CRP)

它要求在软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现.

通常类的复用分为继承复用和合成复用两种，继承复用虽然有简单和易实现的优点，但它也存在以下缺点。

• 继承复用破坏了类的封装性。因为继承会将父类的实现细节暴露给子类，父类对子类是透明的，所以这种复用又称为“白箱”复用。
• 子类与父类的耦合度高。父类的实现的任何改变都会导致子类的实现发生变化，这不利于类的扩展与维护。
• 它限制了复用的灵活性。从父类继承而来的实现是静态的，在编译时已经定义，所以在运行时不可能发生变化。

采用组合或聚合复用时，可以将已有对象纳入新对象中，使之成为新对象的一部分，新对象可以调用已有对象的功能，它有以下优点。

• 它维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的，所以这种复用又称为“黑箱”复用。
• 新旧类之间的耦合度低。这种复用所需的依赖较少，新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口。
• 复用的灵活性高。这种复用可以在运行时动态进行，新对象可以动态地引用与成分对象类型相同的对象。