LarryDpk
发布于 2021-10-27 / 656 阅读 / 0 评论 / 0 点赞

设计模式整理与总结、心得与体会

设计模式是什么

所谓设计模式,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。学习与了解设计模式对我们有很大的裨益,如提升代码能力和质量、更好读懂源码、方便交流等。但也不要为了为了设计模式而过度设计。

说起设计模式,不少人都是恐惧的。一方面是实际工作中用的不多,或者接触到也不知道,很难去揭开其真面目。另一方面,设计模式有二十多种,有些概念比较抽象,不好理解。这陷入了知易行难还是知难行易的博弈中,只有理论与实践相结合,才是最终归宿。

其实设计模式确实没有多玄乎,先了解几个简单的模式,然后慢慢实践和扩展,就可以掌握了。

软件设计原则

我们在进行软件设计时,有一些原则也是要遵守的。

先来复习一下面向对象编程的特性:

  • 抽象
  • 封装
  • 多态
  • 继承

七大软件设计的原则如下:

(1)开闭原则(Open Closed Principle):对扩展开放,对修改关闭。

(2)里氏替换原则(Liskov Substitution Principle):继承必须确保超类所拥有的性质在子类中仍然成立。比如人会呼吸,那男人也必须会呼吸。

(3)依赖倒置原则(Dependece Inversion Principle):高层模块不应该依赖低层模块,两者都应该依赖其抽象;抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象。

(4)单一职责原则(Single Responsibility Principle):一个类有且仅有一个引起它变化的原因,否则应该被拆分。

(5)接口隔离原则(Interface Segregation Principle):客户端不应该依赖它不使用的方法,一个类对另一个类的依赖应该建立在最小接口上。

(6)迪米特原则(Demeter Principle):只跟朋友说话,如果两个实体无须直接通信,那么就不应该发生直接的相互调用。

(7)合成复用原则(Composite Reuse Principle):优化使用组合,其次才考虑继承。

模式

经典的设计模式有23种,被称为GoF的23种设计模式。

创建型模式:用于描述怎么创建对象。

结构型模式:用于描述如何将类或对象按某种布局组成更大的结构。

行为型模式:用于描述类或对象之间怎样相互协作,怎样分配职责。

类型模式描述
创建型单例 Singleton某个类只能生成一个实例,该类提供一个全局访问点供外部获取实例。其拓展是有限多例。
创建型原型 Prototype以某个对象为原型,对其进行复制克隆。
创建型工厂方法 Factory Method定义一个用于创建产品的接口,由子类决定生产什么产品。
创建型抽象工厂 Abstract Factory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。
创建型建造者 Builder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。
结构型代理 Proxy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。
结构型适配器 Adapter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。
结构型桥接 Bridge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。
结构型装饰 Decorator动态的给对象增加一些职责,即增加其额外的功能。
结构型外观 Facade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。
结构型享元 Flyweight运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。
结构型组合 Composite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。
行为型模板方法 Template Method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。
行为型策略 Strategy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。
行为型命令 Command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。
行为型职责链 Chain of Responsibility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。
行为型状态 State允许一个对象在其内部状态发生改变时改变其行为能力。
行为型观察者 Observer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。
行为型中介者 Mediator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。
行为型迭代器 Iterator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。
行为型访问者 Visitor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。
行为型备忘录 Memento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。
行为型解释器 Interpreter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。

单例模式

单例模式(Singleton),顾名思义就是只有一个实例。所以这个类要限制外部不能调用它的构造方法来创建更多对象,那就得让构造方法私有了。同时,也要给外部提供一个可访问的方法来获取那个唯一的实例。

类图如上,很好理解。用一个私有属性拥有单例,把构造方法私有化,并对公提供方法返回实例。

单例的实现有多种方法,最关键的是要注意线程安全问题。如果存在多线程调用的情况,就一定要使用线程安全的实现。以下列出一些常用的实现。

同步方法

使用同步方法保证线程安全,代码如下:

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

静态变量初始化

通过一个静态变量的初始化来构建单例:

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

双重检查锁

采用双锁机制,即保证线程安全,也保持性能(非饿汉式):

public class Singleton {
    private volatile static Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

静态内部类

通过一个静态内部类来构造实例:

public class Singleton {
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

枚举

通过枚举的特性,来实现单例,绝对的单例,无法通过其它机制来复制:

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void myMethod() {
    }
}