UML与设计模式：重用专家经验，提升系统设计

"UML 与 设计模式" UML（统一建模语言）与设计模式是软件开发中两个重要的概念，它们在面向对象设计中扮演着关键角色。设计模式是解决常见软件设计问题的经过验证的解决方案，而UML则是一种标准化的图形表示法，用于可视化、构建和文档化软件系统。 ### 10.1 什么是模式 模式是对在特定上下文中反复出现的软件设计问题及其解决方案的描述。它们提供了在不同项目中重复使用经验和最佳实践的方法，从而提高了代码的可读性和可维护性。 ### 10.2 为什么要使用设计模式 设计模式的使用有以下优点： 1. **重用性**：模式提供了一种标准方法来处理常见问题，避免了重复发明轮子。 2. **沟通效率**：模式是行业内的通用语言，帮助开发者快速理解设计决策。 3. **灵活性**：模式允许在不修改代码结构的情况下进行扩展。 4. **可读性**：通过模式，代码结构更清晰，便于他人阅读和理解。 ### 10.3 模式的分类 设计模式通常分为三大类： - **创建型模式**：涉及对象的创建，如单例模式、工厂模式、抽象工厂模式等。 - **结构型模式**：关注类和对象的组合，如适配器模式、装饰器模式、代理模式等。 - **行为型模式**：关注对象之间的交互和责任分配，如策略模式、观察者模式、责任链模式等。 ### 10.4 模式的组成元素 每个模式通常包括： 1. **问题**：描述在什么情况下遇到的问题。 2. **解决方案**：提供解决该问题的通用策略。 3. **后果**：讨论采用此模式可能带来的结果和权衡。 ### 10.5 模式的质量 好的模式应具有以下特点： - **普遍性**：适用于广泛的场景。 - **可复用性**：可以轻松地在多个项目中应用。 - **灵活性**：适应变化的需求。 - **可理解性**：易于理解和解释。 ### 10.6 代理模式 代理模式是一种结构型模式，它为其他对象提供一个代表，以便控制对这个对象的访问。代理对象可以在调用目标对象时添加额外的功能，如权限检查或缓存。 ### 10.7 UML对模式的支持 UML提供了多种图形表示来表示设计模式，如类图、对象图、序列图、协作图等，这些图表有助于清晰地展示模式的结构和动态行为。 ### 10.8 应用设计模式进行系统设计 在系统设计过程中，正确应用设计模式可以帮助构建灵活、可扩展的架构。这包括识别问题场景、选择适当的模式，并将模式融入UML模型中。 ### 10.9 模式选择举例与评估项目 在选择设计模式时，需要考虑项目的具体需求、约束以及团队的熟悉程度。评估项目的目标、规模和复杂性是选择合适模式的关键步骤。 ### 10.10 模式应用举例 - 形状编辑器 以形状编辑器为例，可以应用命令模式来支持撤销/重做操作，使用工厂模式来创建各种形状对象，以及使用观察者模式来实现事件通知。 ### 10.11 小结 UML与设计模式的结合使用，不仅提高了软件设计的效率，也提升了代码质量。随着对模式研究的深入，模式的应用范围会越来越广泛，涵盖更多领域和层次，形成完整的模式系统。