设计原则及设计模式基础-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了设计原则及设计模式基础。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

设计模式是一套被反复使用的、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以重用代码，让代码更容易被他人理解并且提高代码的可靠性。

1 设计模式概述

GoF(Gang Of Four 四人组，指4位著名软件工程学者)，在1994年归纳发表了23中在软件开发中使用频率较高的设计模式。

类型	数量	设计模式	职责
创建型	5	单例模式	描述如何创建对象。
		工厂方法模式
		抽象工厂模式
		原型模式
		建造者模式
结构型	7	适配器模式	描述如何实现类或对象的组合。
		桥接模式
		组合模式
		装饰模式
		外观模式
		享元模式
		代理模式
行为型	11	职责链模式	描述类或对象怎样交互以及怎样分配职责
		命令模式
		解释器模式
		迭代器模式
		中介者模式
		备忘录模式
		观察者模式
		状态模式
		策略模式
		模板方法模式
		访问者模式

表 GoF 23中设计模式

1.1 设计模式掌握点

1）设计模式的意图，解决的问题，使用场景；

2）如何解决问题，其结构图，关键代码；

3）至少两个应用实例，1个生活中，1个软件中；

4）优缺点，使用时注意事项;

2 UML

UML(Unified Modeling Language,统一建模语言)是最常用、使用最广泛的图形描述技术。

2.1 关联

是类与类之间最常用的一种关系，用于表示一类对象与另一类对象之间有联系。在UML中，关联关系通常又包含如下几种形式:

1) 双向关联

默认情况下，关联是双向的，用实线连接两个类，表示它们的双向关联。例如，用户创建订单，得到一个新订单，而订单则与这个用户相关联。

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图用户与订单双向关联

2) 单向关联

用带箭头的实线表示单向关联，其中箭头指向被关联的元素。例如，用户拥有手机。

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图用户单向关联手机

3）自关联

类的属性对象类型是该类的本身。例如，节点Node类包含属性：nextNode表示下一节点。

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图 Node的自关联

4) 多重性关联

又称为重数性关联关系，表示两个关联对象在数量上的对于关系，比如用户与订单 1对多的关联关系。

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图用户与订单1对N的关联关系

5) 聚合关系

表示整体与部分的关系。在聚合关系中，成员对象是整体对象的一部分，但是成员对象可以脱离整体对象独立存在。在UML中，用空心菱形及带箭头（也可以不带箭头）的直线表示。空心菱形指向整体，箭头指向成员对象。例如，图书馆和书籍是聚合关系。

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图图书馆与书籍的聚合关系

组合关系

表示整体与部分的关系，在组合关系中，整体对象可以控制成员对象的生命周期，一旦整体对象不存在，成员对象也将不存在。在UML中，用实心菱形及带箭头（也可以不带箭头）的直线表示。实心菱形指向整体，箭头指向成员对象。例如，人与嘴巴是组合关系。

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图人和嘴巴的组合关系

2.2 依赖关系

是一种使用关系，特定事务的改变有可能会影响到使用该事务的其他事务。在大多数情况下，依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数。在UML中，依赖关系用带箭头的虚线表示，箭头指向被依赖的元素。

例如，人看书。People有个read方法，参数为Book类型，因此，People依赖Book。

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图人与书的依赖关系

3 设计原则

面向对象设计原则是为支持可维护性复用而诞生，是从许多设计方案中总结出的指导性原则。也是用于评价一个设计模式的的使用效果的重要指标之一。

最常用的有7种设计原则。

单一职责原则	一个类只负责一个功能领域中的相应职责。
开闭原则	软件实体应对扩展开放，而对修改关闭。
里氏代换原则	所有引用基类对象的地方能够透明地使用其子类的对象。
依赖倒转原则	抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。
接口隔离原则	使用多个专门的接口，而不使用单一的总接口。
合成复用原则	尽量使用对象组合，而不是继承来达到复用的目的。
迪米特法则	一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互左右。

表 7种常用的面向对象设计原则

3.1 单一职责原则

一个类只负责一个功能领域中的相应职责。或者说，就一个类而言，应该只有一个引起它变化的原因。

例如，创业初期，老板要身兼多职，既要去跑业务、也要管理财务，生意有起色的话，还要去招聘。

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图创业初期的公司

在付出了99%的努力后，生意没有起色，快要倒闭的时候，靠着1%的机遇，让公司存活了下去，并且开始做大做强。这个时候，Boss就不能身兼多职了，要放权，让员工各司其职，专业的人做专业的事。否则，公司是绝对做不大的。

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图做大做强的公司

3.2 开闭原则

是最重要的对象设计原则。一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。即软件实体应尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展。

对于软件项目，会随着时间的推移，对应的需求也会发生变化，当面临新的需求时，应尽量保证系统的设计框架是稳定的。

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图历经千年的“镇海吼”

历经千年不倒的“镇海吼”，在经过专家们的多次摧残式的修复后，变得更加伤痕累累，加大了倒塌的可能性。

为了满足开闭原则，需要对系统进行抽象化设计，这是开闭原则的关键。

3.3 里氏代换原则

所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。是实现开闭原则的重要方式之一。

在运用里氏代换原则时，应该将父类设计为抽象类或者接口，在程序中尽量使用基类类型来对对象进行定义，而在运行时再确定其子类类型。

例如，有一家汽车销售店，其出售奥迪及保时捷品牌的车。后续可能会销售其他品牌车。

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图汽车销售店UML图

上图设计氏不符合开闭原则的。当增加新的品牌时，需要新增一个方法。需要修改CarShop的代码。根据里氏代换原则，重新设计为：

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图优化后的汽车销售店UML图

3.4 依赖倒转原则

抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。要针对接口编程，而不是针对实现编程。

面向对象	以对象为单位，考虑它的属性及方法。
面向过程	以一个具体的流程（事务过程）为单位，考虑它的实现。
面前接口	是针对复用技术而言，与上面两个面向不是同一个问题。