文章目录

  • 代码质量评判标准
    • 软件腐化的原因
    • 提高系统可复用性的几点原则
    • 可维护性与可复用性并不完全一致
  • 面向对象设计原则
    • 1. 面向对象设计的六大设计原则表
    • 2. 图解面向对象涉及的六大原则
      • 1. 开闭原则
      • 2. 依赖倒置原则
      • 3. 接口隔离原则
  • 设计模式
    • 1. 设计模式的编目
    • 2. 设计模式的分类
    • 3.设计模式之间的关联
    • 4. 如何选择设计模式
    • 5. 如何使用设计模式
  • UML基本关系
  • 参考资料
    • 参考链接
    • 参考文献

图片版权说明: 部分来自于笔者自行整理;另有图片出自极客时间专栏-设计模式之美、《设计模式:可复用面向对象软件的基础》,如有涉及版权问题,请联系我删除。


代码质量评判标准

软件腐化的原因

问题所在 设计目标
过于僵硬 可扩展性(新性能可以很容易加入系统)
过于脆弱 灵活性(修改不会波及其它)
复用率低
粘度过高 可插入性(新功能容易加入系统(气囊加入方向盘))

提高系统可复用性的几点原则

传统复用

  1. 代码的粘帖复用
  2. 算法的复用
  3. 数据结构的复用

可维护性与可复用性并不完全一致

参考链接:https://www.cnblogs.com/zhenyulu/articles/36061.html


面向对象设计原则

学习设计模式之前,有必要先学习面向对象设计(OOD:Object Oriented Design)的几大设计原则,为后面设计模式的学习打下基础。在学习具体的方法论之前,我们先来看一些更加偏向顶层的指导思想。为了尽量写出扩展性好的代码,我们要时刻具备扩展意识、抽象意识、封装意识。这些“潜意识”可能比任何开发技巧都重要。

1. 面向对象设计的六大设计原则表

缩写 英文名称 中文名称
SRP Single Responsibility Principle 单一职责原则
OCP Open Close Principle 开闭原则
LSP Liskov Substitution Principle 里氏替换原则
LoD Law of Demeter ( Least Knowledge Principle) 迪米特法则(最少知道原则)
ISP Interface Segregation Principle 接口分离原则
DIP Dependency Inversion Principle 依赖倒置原则

2. 图解面向对象涉及的六大原则

1. 开闭原则

2. 依赖倒置原则

依赖倒置(Dependence Inversion Principle)原则讲的是:要依赖于抽象,不要依赖于具体。

简单的说,依赖倒置原则要求客户端依赖于抽象耦合。原则表述:

抽象不应当依赖于细节;细节应当依赖于抽象; 要针对接口编程,不针对实现编程。

图1中,高层对象A依赖于底层对象B的实现,耦合太紧密;
图2中,把高层对象A对底层对象的需求抽象为一个接口A,底层对象B实现了接口A,这就是依赖反转。

3. 接口隔离原则




设计模式

1. 设计模式的编目

共包含23个设计模式。它们的名字和意图列举如下,以使读者有个基本了解。

  • Abstract Factory: 提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无须指定它们具体的类。
  • Adapter: 将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。 Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。
  • Bridge:将抽象部分与它的实现部分分离,使它们都可以独立地变化。
  • Builder:将一个复杂对象的构建与它的示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
  • Chain of Responsibility:解除请求的发送者和接收者之间的耦合,使多个对象都有机会处理这个请求。将这些对象连成一条链,并沿着这条链传递该请求,直到有一个对象处理它。
  • Command:将一个请求封装为一个对象,从而使你可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或记录请求日志,以及支持可取消的操作
  • Composite:将对象组合成树形结构以表示“分-整体”的层次结构. Composite使得客户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
  • Decorator:动态地给一个对象添加一些额外职责。就扩展功能而言, Decorator模式比生成子类方式更为灵活。
  • Facade:为子系统中的一组接口提供一个一致的界面, Facade模式定义了一个高层接口,这个接口使得这一子系统更加容易使用。
  • Factory Method:定义一个用于创建对象的接口,让子类决定将哪一个类实例化。 Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。
  • Flyweight:运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
  • Interpreter:给定一个语言,定义它的文法的一种表示,并定义一个解释器,该解释器使用该表示来解释语言中的句子。
  • Iterator:提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素,而又不需要暴露该对象的内部表示。
  • Mediator:用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用,从而使其耦合松散,而且可以独立地改变它们之间的交互。
  • Memento:在不破坏封装性的前提下,捕获个对象的内部状态,并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到保存的状态。
  • Observer:定义对象间的一种一对多的依赖关系,以便当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并自动刷新。
  • Prototype:用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。
  • Proxy:为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。
  • Singleton:保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。
  • State:允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它所属的类。
  • Strategy:定义一系列的算法,把它们一个个封装起来,并且使它们可相互替换本模式使得算法的变化可独立于使用它的客户。
  • Template Method:定义一个操作中的算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类中.Template Method使得子类不改变一个算法的结构即可定义该算法的某些特定步骤。
  • Visitor:表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

2. 设计模式的分类


3.设计模式之间的关联



图片来源自https://popdaniel.wordpress.com/2012/09/26/design-patterns-week-1-2/

4. 如何选择设计模式

  1. 考虑设计模式是怎样解决设计问题的。
    有几个参考维度:合适的对象、决定对象的粒度、指定对象接口、设计模式解决设计问题的几个其他方法。

  2. 浏览设计模式的意图部分
    通读每个模式的意图,找出和问题相关的一个或者多个模式。具体可以参考下图:

  3. 研究模式如何互相关联(参考博客第三小节)

  4. 研究目的相似的模式

  5. 检查重新设计的原因

    • 通过显示地指定一个类来创建对象
    • 对于特殊操作的依赖
    • 对硬件、软件平台的依赖
    • 对对象表示或实现的依赖
    • 算法依赖
    • 紧耦合
    • 通过生成子类来扩充功能
    • 不能方便地对类进行修改
  6. 考虑你的设计中有哪些是可变的 :与关注引起重新设计的原因刚好相反,不是考虑什么会迫使你的设计改变,而是考虑你想要什么变化又不会引起重新设计。最主要一点是封装变化的概念,这个是许多设计模式的主题。具体可以参考下标,列出诸多设计模式允许你独立变化的方面,你可以改变它们而又不会重新设计。

  • 创建型设计模式
设计模式 可变的方面
Abstract Factory 产品对象家族
Builder 如何创建一个组合对象
Factory Method 被实例化的子类
Prototype 被实例化的类
Singleton 一个类唯一的实例

  • 结构型设计模式
设计模式 可变的方面
Adapter 对象的接口
Bridge 对象的实现
Composite 一个对象的结构和组成
Decorator 对象的职责,不生成子类
Facade 一个子系统的接口
Flyweight 对象的存储开销
Proxy 如何访问一个对象;该对象的位置

  • 行为型设计模式
设计模式 可变的方面
Chain of Responsibility 满足一个请求的对象
Command 何时、怎样满足一个对象
Interpreter 一个语言的文法与解释
Iterator 如何遍历、访问一个聚合的各元素
Mediator 对象间怎样交互、和谁交互
Memento 一个对象中有哪些私有信息存放在该对象之外,以及在什么时候进行存储
Observer 多个对象依赖于另一个对象,而这些对象又如何保持一致
State 对象的状态
Strategy 算法
Template Method 算法中的某些步骤
Visitor 某些可作用于一个(或一组)对象上的操作,但不修改这些对象的类

5. 如何使用设计模式

一旦选择了一个设计模式,该怎么使用它呢?这里给出一个有效应用设计模式的循序渐进的方法。

  1. 大致浏览一遍模式特别注意其适用性部分和效果部分,确定它适合你的问题。

  2. 回头研究结构部分、参与者部分和协作部分确保你理解这个模式的类和对象以及它们是怎样关联的。

  3. 看代码示例部分,看看这个模式代码形式的具体例子研究代码将有助于你实现模式

  4. 选择模式参与者的名字,使它们在应用上下文中有意义设计模式参与者的名字通 常过于抽象 而不会直接出现在应用中。然而,将参与者的名字和应用中出现的名字合并起来
    是很有用的。这会帮助你在实现中更显式地体现出模式来。例如,如果你在文本组合算法中 使用了 Strategy模式,那么你可能有名为
    SimpleLayoutStrategy ak TeXLayoutStrategy这样的类。

  5. 定义类声明它们的接口,建立它们的继承关系,定义代表数据和对象引用的实例变量。识别模式会影响到你的应用中存在的类,并做出相应的修改。

  6. 定义模式中专用于应用的操作名称这里再一次体现出名字一般依赖于应用。使用与每一个操作相关联的责任和协作作为指导。还有,你的名字约定要一致。例如,可以使用
    Create-”前缀统一标记 Factory方法。

  7. 实现执行模式中责任和协作的操作实现部分提供线索指导你进行实现。代码示例部分的例子也能提供帮助。

这些只对你一开始使用模式起指导作用,以后你会有自己的设计模式使用方法。

关于设计模式,如果不提一下它们的使用限制,那么关于怎样使用它们的讨论就是不完整的。
设计模式不能够随意使用。通常你通过引入额外的间接层次获得灵活性和可变性的同时,也使设计变得更复杂和/或牺牲了一定的性能。一个设计模式只有当它提供的灵活性是真正需要的时候,才有必要使用。 当衡量一个模的得失时,它的效果部分是最能提供帮助的。


UML基本关系

  • 继承,继承可以使得子类具有父类别的各种属性和方法,而不需要再次编写相同的代码。在令子类别继承父类别的同时,可以重新定义某些属性,并重写某些方法,即覆盖父类别的原有属性和方法,使其获得与父类别不同的功能。
  • 泛化,可以简单地理解为继承关系;
  • 实现,一般是接口和实现类之间的关系;
  • 关联,一种拥有关系,比如老师类中有学生列表,那么老师类和学生类就是拥有关系;
  • 聚合,整体与部分的关系,但是整体和部分是可以分离而独立存在的,如汽车类和轮胎类;
  • 组合,整体与部分的关系,但是二者不可分离,分离了就没有意义了,例如,公司类和部门类,没有公司就没有部门;
  • 依赖,一种使用关系,例如创建 A类必须要有 B 类。

  • [例图] UML 类图关系(泛化 、继承、实现、依赖、关联、聚合、组合)

参考资料

参考链接

https://popdaniel.wordpress.com/2012/09/26/design-patterns-week-1-2/
https://popdaniel.wordpress.com/category/teaching/design-patterns/page/2/
https://www.oodesign.com/
https://en.wikipedia.org/wiki/SOLID
https://www.cnblogs.com/zhenyulu/articles/36061.html

参考文献

阎宏,《Java与模式》,电子工业出版社

[美]James W. Cooper,《C#设计模式》,电子工业出版社

[美]Alan Shalloway James R. Trott,《Design Patterns Explained》,中国电力出版社

[美]Robert C. Martin,《敏捷软件开发-原则、模式与实践》,清华大学出版社

[美]Don Box, Chris Sells,《.NET本质论 第1卷:公共语言运行库》,中国电力出版社

[美] 埃里克·伽玛(Erich Gamma) 等 著 《设计模式:可复用面向对象软件的基础》

[日] 结城浩 著 《图解设计模式(图灵出品)》

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