"设计模式——可复用面向对象软件的基础"
设计模式是软件工程领域中的一个核心概念,源自于Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson和John Vlissides四位作者(通常被称为Gang of Four,简称GOF)的经典著作《设计模式:可复用面向对象软件的基础》。这本书被誉为软件开发者必读的经典之一,它详细阐述了如何在面向对象编程中解决常见设计问题。
设计模式是一种在特定情境下解决软件设计问题的通用、可重用的解决方案模板。它们不是代码库或库函数,而是描述了在面向对象设计中,如何在遇到相同或类似问题时,可以遵循的最佳实践和经验。设计模式通常包括三个主要元素:模式名称、问题描述以及解决方案。
书中的设计模式被分为三类:创建型、结构型和行为型。这三大类涵盖了软件设计中的各种核心问题。
1. 创建型模式(Creational Patterns):
- 抽象工厂(Abstract Factory):提供一个接口,用于创建一系列相关或相互依赖的对象,而无需指定具体的类。
- 建造者(Builder):将复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
- 工厂方法(Factory Method):定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类,工厂方法让类的实例化推迟到子类。
- 原型(Prototype):用原型实例指定创建对象的种类,并且通过复制这些原型创建新的对象。
- 单例(Singleton):保证一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
2. 结构型模式(Structural Patterns):
- 适配器(Adapter):将两个不兼容的接口转换为可以一起工作的接口。
- 桥接(Bridge):将抽象部分与实现部分解耦,使得它们可以独立地变化。
- 组合(Composite):将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构,使得客户端可以一致地处理单个对象和组合对象。
- 装饰(Decorator):动态地给对象添加一些额外的职责,装饰者提供了增加功能的方式,同时保持接口不变。
- 外观(Facade):提供一个统一的接口,用来访问子系统中的一组接口。
- 享元(Flyweight):通过共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
- 代理(Proxy):为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
3. 行为型模式(Behavioral Patterns):
- 责任链(Chain of Responsibility):避免将处理请求的发送者和接收者耦合在一起,使得多个对象都有机会处理这个请求。
- 命令(Command):将请求封装为一个对象,以便使用不同的请求、队列或者日志请求,或者支持可撤销的操作。
- 解释器(Interpreter):给定一种语言,定义它的文法表示,并定义一个解释器来解释该语言中的句子。
- 迭代器(Iterator):提供一种方法顺序访问聚合对象的元素,而又不暴露其底层表示。
- 中介者(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。
- 备忘录(Memento):在不破坏封装性的前提下,捕获一个对象的内部状态,并在该对象之外保存这个状态,以便以后恢复对象的状态。
- 观察者(Observer):定义对象之间的一对多依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。
- 状态(State):允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为,看起来好像对象改变了它的类。
- 策略(Strategy):定义一系列的算法,把它们一个个封装起来,并且使它们可以互相替换。策略模式让算法的变化独立于使用它的客户。
- 模板方法(Template Method):在一个方法中定义一个算法的框架,而将一些步骤延迟到子类中,使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。
- 访问者(Visitor):表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作,它可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。
理解并熟练运用这些设计模式,可以帮助开发者设计出更灵活、可维护、可扩展的软件系统。设计模式不仅提供了通用的解决方案,还帮助开发者用一种标准化的方式来思考和交流设计思想,提高了团队协作效率。在实际项目中,结合具体业务场景选择合适的设计模式,可以使代码结构更加清晰,减少代码冗余,提升软件质量。