从零开始学设计模式(零)——设计模式介绍

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从零开始学设计模式(零)——设计模式介绍

小暴说 2018-10-05 20:29:00 浏览829
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前言

对于有经验的开发人员,学习设计模式有助于我们找到在软件开发过程中所面临的问题的最佳解决方案。一直以来软件都是为了用来解决现实生活中遇到的复杂问题而存在,设计模式(Design pattern)就像一套基础武功心法,每一式都代表了一类问题的最佳实践,且可根据实际情况组合使用。本系列文章笔者将带大家一起从零开始学习设计模式,后面会逐个剖析23种设计模式在Java中的具体实现,读者需具备基本的Java编程概念。

下定决心开始写此系列文章,一是为了自己学习设计模式有一个更深的印象和更好的理解,二是为了培养自己的写作毅力和水平。鉴于笔者水平有限,接下来的系列文章如有不正确的地方欢迎大家及时给予指正批评,不胜感激。

设计模式介绍

本次的系列教程内容和代码主要来源于 GitHub iluwater 设计模式在Java中的实现(Design patterns implemented in Java)
其官网地址:http://java-design-patterns.com/

说明

设计模式(Design pattern)代表了最佳的实践,通常被有经验的面向对象的软件开发人员所采用。设计模式是软件开发人员在软件开发过程中面临的一般问题的解决方案。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的

设计模式可以通过提供经过测试和验证的开发范例来加快开发过程

重用设计模式有助于防止可能导致重大问题的微妙问题,同时也提高了熟悉模式的程序员和架构师的代码可读性

什么是GOF(四人帮,全拼Gang of Four)

在 1994 年,由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名为 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software(中文译名:设计模式 - 可复用的面向对象软件元素) 的书,该书首次提到了软件开发中设计模式的概念。

四位作者合称 GOF(四人帮,全拼 Gang of Four)。他们所提出的设计模式主要是基于以下的面向对象设计原则。

  • 对接口编程而不是对实现编程。
  • 优先使用对象组合而不是继承。

用途

设计模式的主要用途有两个,一是提供了一个标准的术语系统,且具体到特定的场景。如单例设计模式意味着使用单个对象,这样所有熟悉单例设计模式的开发人员都能使用单个对象,并且可以通过这种方式告诉对方,程序使用的是单例模式。二是提供了最佳的实践,设计模式已经经历了很长一段时间的发展,它们提供了软件开发过程中面临的一般问题的最佳解决方案。学习这些模式有助于经验不足的开发人员通过一种简单快捷的方式来学习软件设计

设计模式的类型

根据设计模式的参考书 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software(中文译名:设计模式 - 可复用的面向对象软件元素) 中所提到的,总共有 23 种设计模式。这些模式可以分为三大类:创建型模式(Creational Patterns)、结构型模式(Structural Patterns)、行为型模式(Behavioral Patterns)。还有另一类设计模式:J2EE设计模式。这些设计模式从易到难可以分为三个等级:Difficulty-Beginner(难度-初学者), Difficulty-Intermediate(难度-中级) & Difficulty-Expert(难度-专家),后续文章我将从易到难的为大家介绍不同类型的设计模式。

序号 模式&描述 包括
1 创建型模式
这些设计模式提供了一种在创建对象的同时
隐藏创建逻辑的方式,而不是使用new运算符
直接实例化对象。这使得程序在判断针对
某个给定实例需要创哪些对象时更加灵活
工厂模式(Factory Pattern)
抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)
单例模式(Singleton Pattern)
建造者模式(Builder Pattern)
原型模式(Prototype Pattern)
2 结构型模式
这些设计模式关注类和对象的组合。
继承的概念被用来组合接口
和定义组合对象获得新功能的方式。
适配器模式(Adapter Pattern)
桥接模式(Bridge Pattern)
过滤器模式(Filter、Criteria Pattern)
组合模式(Composite Pattern)
装饰器模式(Decorator Pattern)
外观模式(Facade Pattern)
享元模式(Flyweight Pattern)
代理模式(Proxy Pattern)
3 行为型模式
这些设计模式特别关注对象之间的通信。
责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)
命令模式(Command Pattern)
解释器模式(Interpreter Pattern)
迭代器模式(Iterator Pattern)
中介者模式(Mediator Pattern)
备忘录模式(Memento Pattern)
观察者模式(Observer Pattern)
状态模式(State Pattern)
空对象模式(Null Object Pattern)
策略模式(Strategy Pattern)
模板模式(Template Pattern)
访问者模式(Visitor Pattern)
4 J2EE模式
这些设计模式特别关注表示层。
这些模式是由 Sun Java Center 鉴定的。
MVC 模式(MVC Pattern)
业务代表模式(Business Delegate Pattern)
组合实体模式(Composite Entity Pattern)
数据访问对象模式(Data Access Object Pattern)
前端控制器模式(Front Controller Pattern)
拦截过滤器模式(Intercepting Filter Pattern)
服务定位器模式(Service Locator Pattern)
传输对象模式(Transfer Object Pattern)

下面一张图片整体描述了一下设计模式之间的关系:

img_0319f9f0bd74c7ad80350035c1a7c420.png
来源于runoob网站

设计模式的六大原则

1、开闭原则(Open Close Principle)

开闭原则的意思是: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。简言之,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,后面的具体设计中我们会提到这点。

2、里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)

里氏代换原则是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,只有当派生类可以替换掉基类,且软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而派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(Dependence Inversion Principle)

这个原则是开闭原则的基础,具体内容:针对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。

4、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

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。它还有另外一个意思是:降低类之间的耦合度。由此可见,其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想,它强调降低依赖,降低耦合。

5、迪米特法则,又称最少知道原则(Demeter Principle)

最少知道原则是指:一个实体应当尽量少地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(Composite Reuse Principle)

合成复用原则是指:尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

写在最后-设计模式的思考

在学习和理解设计模式之前,你应该熟悉一些编程/软件设计原则。 所有的设计都应该尽可能简单,从最简单的事情开始,慢慢延伸,这可能是工作学习的原理。

只有在实际要求可扩展性,需要复杂性和套路模式时,才应该引入它们(设计模式)。 一旦你熟悉了这些设计模式的概念,你就可以根据实际工程情况选择最适合的模式来优雅的实现工程目标。

下一章节我将介绍最简单的一个创建型模式工厂模式(Factory Pattern)

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