设计模式概述——测试群发

1、设计模式问题以及目的

程序员编写软件过程中，面临 耦合性、内聚性以及可维护性，可扩展性，重用性，灵活性等问题，设计模式就是为了让程序有更好的：

• 1. 代码重用性(即：相同功能的代码，不用多次编写)
• 2. 可读性 (即：编程规范性, 便于其他程序员的阅读和理解)
• 3. 可扩展性 (即：当需要增加新的功能时，非常的方便，称为可维护)
• 4. 可靠性 (即：当我们增加新的功能后，对原来的功能没有影响)
• 5. 使程序呈现高内聚，低耦合的特性

分享金句：

设计模式包含了面向对象的精髓，“懂了设计模式，你就懂了面向对象分析和设计（OOA/D）的精要”

Scott Mayers 在其巨著《Effective C++》就曾经说过：C++老手和 C++新手的区别就是前者手背上有很多伤疤

2、设计模式原则

设计模式原则，其实就是程序员在编程时，应当遵守的原则，也是各种设计模式的基础(即：设计模式为什么这样设计的依据)

1) 单一职责原则【Single-Responsibility Principle】：

对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。如类 A 负责两个不同职责：职责 1，职责 2。当职责 1 需求变更而改变 A 时，可能造成职责 2 执行错误，所以需要将类 A 的粒度分解为 A1，A2

2) 接口隔离原则【Interface Segregation Principle】：

客户端不应该依赖它不需要的接口，即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。

• 1. 类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B，类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D，如果接口 Interface1 对于类 A 和类 C来说不是最小接口，那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法。
• 2. 按隔离原则应当这样处理：将接口 Interface1 拆分为独立的几个接口(这里我们拆分成 3 个接口)，类 A 和类 C 分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则

3) 依赖倒转(倒置)原则【Dependence Inversion Principle】：

• 1. 高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象
• 2. 抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象
• 3. 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
• 4. 依赖倒转原则是基于这样的设计理念：相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在 java 中，抽象指的是接口或抽象类，细节就是具体的实现类
• 5. 使用接口或抽象类的目的是制定好规范，而不涉及任何具体的操作，把展现细节的任务交给他们的实现类去完成

  注意：

  低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有，程序稳定性更好.

  变量的声明类型尽量是抽象类或接口, 这样我们的变量引用和实际对象间，就存在一个缓冲层，利于程序扩展和优化

  继承时遵循里氏替换原则

4) 里氏替换原则【Liskov Substitution Principle】：

• 1. 继承在给程序设计带来便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低， 增加对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能产生故障，在编程中，如何正确的使用继承? => 里氏替换原则
• 2. 如果对每个类型为 T1 的对象 o1，都有类型为 T2 的对象 o2，使得以 T1 定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都代换成 o2 时，程序 P 的行为没有发生变化，那么类型T2 是类型 T1 的子类型。换句话说，所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
• 3. 在使用继承时，遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法
• 4）里氏替换原则告诉我们，继承实际上让两个类耦合性增强了，在适当的情况下，可以通过聚合，组合，依赖 来解决问题。

5) 开闭原则【Open Closed Principle】：

• 1. 开闭原则（Open Closed Principle）是编程中最基础、最重要的设计原则
• 2. 一个软件实体如类，模块和函数应该对扩展开放(对提供方)，对修改关闭(对使用方)。用抽象构建框架，用实现扩展细节。
• 3. 当软件需要变化时，尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化。
• 4） 编程中遵循其它原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。

6) 迪米特法则【Demeter Principle】：

• 1. 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
• 2. 类与类关系越密切，耦合度越大
• 3. 迪米特法则(Demeter Principle)又叫最少知道原则，即一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说，对于被依赖的类不管多么复杂，都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的 public 方法，不对外泄露任何信息
• 4. 迪米特法则还有个更简单的定义：只与直接的朋友通信
• 5） 直接的朋友：每个对象都会与其他对象有耦合关系，只要两个对象之间有耦合关系，我们就说这两个对象之间是朋友关系。耦合的方式很多，依赖，关联，组合，聚合等。其中，我们称出现成员变量，方法参数，方法返回值中的类为直接的朋友，而出现在局部变量中的类不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。

7) 合成复用原则【Composite Reuse Principle】：

1） 原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承

• A中有三个方法，B中想要使用A中的方法
• 方式一：B继承A
• 方式二：operation1(A a) （合成）
• 方式三：A a setA(A a) （聚合）
• 方式四：A a = new A() （组合）

总的原则：

• 1. 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。
• 2. 针对接口编程，而不是针对实现编程。
• 3. 为了交互对象之间的松耦合设计而努力

3、UML图

分类：

• 1. 用例图(use case)
• 2. 静态结构图：类图、对象图、包图、组件图、部署图
• 3. 动态行为图：交互图（时序图与协作图）、状态图、活动图
• Ø 说明：类图是描述类与类之间的关系的，是 UML 图中最核心的

关系：

• dependency 依赖关系：Ø 只要是在类中用到了对方，那么他们之间就存在依赖关系。如果没有对方，连编绎都通过不了。
• associaion 关联关系：Ø 实际上就是类与类之间的联系，他是依赖关系的特例 单向一对一 双向一对一 多对多
• generalization 泛化关系：Ø 实际上就是继承关系，他是依赖关系的特例
• realizaiton 实现关系：Ø 实际上就是 A 类实现 B 接口，他是依赖关系的特例
• aggregation 聚合关系：Ø 表示的是整体和部分的关系，整体与部分可以分开。聚合关系是关联关系的特例，所以他具有关联的导航性与多重性。
• composite 组合关系：Ø 也是整体与部分的关系，但是整体与部分不可以分开。 类中：new 其他对象，如果类失效了，那么其中的对象也失效。

4、总结

下面用一个图片来整体描述一下设计模式之间的关系：

创建型模式：关注对象的创建

结构型模式：站在软件结构的立场上，让软件结构更具有伸缩性，扩展性

行为型模式：关注方法层面的设计

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