設計模式
什麼是設計模式？
他是一套提高代碼複用性，健壯性，可讀性，安全性的方案
設計模式的分類
- 按目的
- 按作用範圍
23中設計模式簡介
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Singleton-單例模式：某個類只能生成一個對象。
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Prototype-原型模式：把某個對象作爲原型，對其進行復制從而創建出多個與該原型類似新新對象
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Factory Method-工廠方法模式：定義一個創建對象的接口，具體生成什麼對象，由子類來實現
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Abstract Factory-抽象工廠模式：提供一個創建對象族的接口，每個子類可以生成一系列的對象
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Builder-建造者模式：將一個複雜的對象分解成多個相對簡單的部分，根據不同的需求去創建他們，最後構成該複雜對象
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Proxy-代理模式：爲對象提供一個種代理來控制對該對象的訪問
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Bridge-橋接模式：將抽象與實現分離，使他們可以單獨變化，降低抽象與實現的耦合度
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Adapter-適配器模式：創建一個新類（即適配器類）使得原來接口不兼容不能一起工作的類能一起工作
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Dectorator-裝飾器模式：動態的爲對象添加額外的功能
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Factor-外觀模式：爲多個複雜的子系統提供一個一致的接口，使得這些子系統更加容易被訪問
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FlyWeight-享元模式：通過共享技術有效的支持大量細粒度對象的複用
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Composite-組合模式：將對象組合成樹狀層次結構，使得單個對象和組合對象的訪問具有一致性
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TemplateMethod-模板方法模式：定義一個算法框架，將算法的一些步驟延遲到子類，子類可以在不改變該算法結構的前提下，重寫算法的一些步驟
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Strage-策略模式：定義一組算法，並將每個算法封裝，使得他們可以自由切換。
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Command-命令模式：將請求封裝成一個對象，使得發出請求的責任與執行請求的責任分隔開。
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Chain-of-Reposibility-責任鏈模式：將請求從一個對象傳遞到另一個對象，知道請求被響應，以此來降低對象間的耦合度。
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State-狀態模式：一個對象在內部狀態改變時改變能夠其行爲。
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Observer-觀察者模式：多個對象間存在一對多的關係，當其中一種對象發生改變時，能夠將改變通知給其他對象，從而影響其他對象的行爲。
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Mediator-中介者模式：通過定義一箇中介對象來簡化原有對象之間的交互關係，降低對象間的耦合度。
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Iterator-迭代器模式：提供了一種方法來訪問聚合對象中的一系列數據，而不暴露元素的內部表示
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Visitor-訪問者模式：在不訪問集合元素的前提下，爲元素提供多種訪問方式，即每個元素有多個訪問者對象訪問。
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Memento-備忘錄模式：在不破壞對象封裝性的前提下，訪問並保存對象的內部狀態，在需要的時候恢復對象。
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Interpreter-解釋器模式：提供瞭如何定義語言的方法，以及如何解釋語言子句的方法。
| 範圍\目的 | 創建型模式 | 結構型模式 | 行爲型模式 |
|---|---|---|---|
| 類模式 | 工廠方法 | （類）適配器 | 模板方法 解釋器 |
| 對象模式 | 單例 原型 抽象工廠 建造者 |
代理 （對象）適配器 橋接 裝飾 外觀 享元 組合 |
策略 命令 職責鏈 狀態 觀察者 中介者 迭代器 訪問者 備忘錄 |
類之間的關係
依賴關係
是一種使用關係，是臨時性的關聯，耦合度最低的一種關係
表現形式
- 局部變量
- 方法參數
- 靜態方法調用
表示方法：帶箭頭的虛線
關聯關係
用來表示對象之間的聯繫，如丈夫-妻子，老師-學生，可以是單向也可以是雙向的
表現形式：一個類的對象作爲另一個類的成員變量，即成員對象的形式
- 一般關聯關係
- 表示對象間的聯繫
- 表示方法：帶箭頭的實線
- 聚合關係
- 表示對象間是部分與整體的關係，是has-a關係，但是成員對象可以脫離整體對象而獨立存在，如學校與老師的關係，學校停辦了，老師依舊存在
- 表示方法：帶空心菱形的實線
- 組合關係
- 也是表示對象間是部分與整體的關係，是cxmtains-a的關係，整體對象可以控制成員對象的生命週期，但是成員對象不可以脫離整體對象而獨立存在，如頭和嘴的關係，沒有了頭，嘴就不存在了
- 表示方法：帶實心菱形的實線
泛化關係
類與類之間耦合度最高一種關係，表示一般與特殊的關係
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表現形式：java的繼承
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表示方法：帶空心三角的實線
實現關係
即接口與實現類之間的關係
- 表示方法：帶空心三角的虛線
總結：沒有帶實心三角的，哈哈
7條常見的原則
口訣：開理依，單結（結）合體（迪）
開閉原則（Open Closed Principle，OCP）
定義：當應用需求發生改變時，在不修改源代碼或二進制代碼的前提下，擴展模塊功能
核心內容：軟件實體應該對擴展開放，對修改封閉
軟件實體分爲三部分
- 模塊
- 類與接口
- 方法
實現方式：可以通過“抽象約束，封裝變化”的方式來實現開閉原則，通過接口或抽象類爲接口定義一個相對穩定的抽象層，而可變因素則是封裝在具體的實現類中
作用：
- 對軟件測試的影響：只需要測試拓展的代碼即可
- 提高代碼的可複用性：粒度越小，可複用性越大
- 提高軟件的可維護性和穩定性
里氏替換原則（Liskov Substitution Principle，LSP，Liskov：里斯科夫）
定義：繼承必須保證基類擁有的特性在派生類仍然成立（像不敢改革的領導）
核心內容：指明瞭什麼時候應該使用繼承，什麼時候不該使用繼承，子類可以擴展父類的功能，但是不能修改父類的功能，如企鵝，鴕鳥從生物學上講他們都是鳥類，但是他們不能繼承鳥類會“飛”的功能。
實現方式：
- 子類可以擴展父類的功能，但不能修改父類的功能
作用：
- 里氏替換是實現開閉原則的重要方式之一
- 克服了繼承中重寫父類造成可複用性變差的缺點
- 類的擴展不會給現有系統引入新的錯誤，即降低代碼出錯的可能性
依賴倒置原則（Dependence Inversion Principle,DIP）
定義：高層模塊不應該依賴於底層模塊，兩者都應該依賴於其抽象，因爲抽象不依賴於其細節，而細節卻依賴於抽象。
核心內容：要面向接口編程，不應該面向實現編程，他是開閉原則的重要實現之一，降低了客戶和實現模塊之間的耦合度
實現方式：
- 每個類儘量提供接口或抽象類，或者兩者都具備。
- 變量的聲明類型儘量是接口或者是抽象類。
- 任何類都不應該從具體類派生。
- 使用繼承時儘量遵循里氏替換原則。
作用：
- 降低類之間的耦合度
- 提高代碼的可讀性和可維護性
- 提高系統的穩定性
- 減少並行開發引起的風險（因爲接口和抽象類寫好了契約）
例子：
interface Shop {
void selling();
}
class BeiJingShop implements Shop{
@Override
public void selling() {
System.out.println("北京特產：北京烤鴨，北京酥糖");
}
}
class ShangHaiShop implements Shop {
@Override
public void selling() {
System.out.println("上海特產：上海水蜜桃，上海浦東雞");
}
}
class Cumtomer {
public void shopping(Shop shop) {
shop.selling();
}
}
public class DIP {
public static void main(String[] args) {
BeiJingShop beiJingShop = new BeiJingShop();
ShangHaiShop shangHaiShop = new ShangHaiShop();
Cumtomer cumtomer = new Cumtomer();
System.out.println("顧客購買以下商品");
cumtomer.shopping(beiJingShop);
cumtomer.shopping(shangHaiShop);
}
}
//output
顧客購買以下商品
北京特產：北京烤鴨，北京酥糖
上海特產：上海水蜜桃，上海浦東雞
單一職責原則（Single Responsibility Principle，SRP，又稱單一功能原則）
定義：一個類應該有且只有一個引起他變化的原因，否則這個類應該被拆分（即拆分類）
如果一個類承擔了太多職責的缺點：
- 某個職責的變化可能會抑制這個類實現其他職責的能力
- 客戶端只需要某個職責時，不得不將其他職責包含進來，造成冗餘代碼
實現方式：
- 根據職責拆分類
作用：
- 降低代碼的複雜度，一個類只負責一個職責
- 提高提高代碼的可讀性和可維護性：可讀性提高了，可維護性也提高了
- 變更引起的風險降低，變更是必然的，當修改一個功能時，可以顯著的降低對其他功能的影響
例子：學生工作中：生活由輔導員管理，而學業由指導老師管，而不是都丟給其中一個老師
接口隔離原則（Interface Segregation Principle，ISP）
定義：一個類對另一個類的依賴應該建立在最小的接口上（即儘量拆分接口）
實現方式：
- 接口儘量小，但要有限度，一個接口只服務於一個子模塊
- 瞭解環境，拒絕盲從，環境不同，接口拆分的原則不同，需要深入瞭解業務邏輯
- 爲依賴接口的類定製方法，只提供調用者需要的方法
作用：
- 將臃腫的接口拆分成粒度小的接口，提高系統的靈活性
- 降低代碼的冗餘度
- 提高系統的可讀性和可維護性
例子：學生成績管理程序，分三個接口：錄入模塊，計算模塊，打印模塊
合成複用原則（Composite Reuse Principle，CRP）
合成複用又稱組合/聚合複用
通常類的複用分：繼承複用與組合/聚合複用
繼承複用的缺點：
- 父類子類耦合度高，限制了類的擴展性，父類的任何修改都會導致子類發生發生變化
- 降低了靈活度，父類繼承來的實現都是編譯時已確定
- 破壞了類的封裝性，繼承會把父類的實現細節暴露給子類
合成複用的優點：
- 維護了封裝性，成員對象的內部細節是不可見的
- 耦合度降低，整體對象調用成員對象的唯一方法是通過成員對象提供的接口
- 提高了靈活度，動態的指定成員對象
例子：汽車分類管理程序
迪米特法則（Law of Demeter，LoD）
又名：最少知識原則
定義：如果兩個軟件實體不發生直接通信，則不應該產生直接相互調用，而應該通過第三方轉發調用
作用：
- 降低耦合度（變成“一般關聯”關係，而不是“泛化”關係），提高模塊的獨立性
- 提高了獨立性意味着可複用性提高
強調的點：
- 從依賴者的角度，只依賴該依賴的對象
- 從被依賴者的角度，只暴露該暴露的方法
運用法則的注意事項：
- 應當創建弱耦合的類
- 降低成員變量的訪問權限
- 需私有成員的提供訪問方法
- 慎重使用序列化
例子：助理，明星，粉絲，影視公司
class Star {
private String name;
public Star(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}
class Fan {
private String name;
public Fan(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}
class Company {
private String name;
public Company(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}
class Agent {
private Star star;
private Company company;
private Fan fan;
public void setStar(Star star) {
this.star = star;
}
public void setCompany(Company company) {
this.company = company;
}
public void setFan(Fan fan) {
this.fan = fan;
}
public void meeting() {
System.out.println(star.getName()+" 與 "+fan.getName()+" 見面");
}
public void business() {
System.out.println(star.getName()+" 與 "+company.getName()+" 合作");
}
}
public class LOD {
public static void main(String[] args) {
Agent agent = new Agent();
agent.setCompany(new Company("唐人影視有限公司"));
agent.setFan(new Fan("曾小哥"));
agent.setStar(new Star("唐仁"));
agent.business();
agent.meeting();
}
}
//output
唐仁 與 唐人影視有限公司 合作
唐仁 與 曾小哥 見面