设计模式概述

设计模式简介

    设计模式并不直接用来完成代码的编写，而是描述在各种不同情况下，要怎么解决问题的一种方案。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的。
    面向对象设计模式通常以类别或对象来描述其中的关系和相互作用，但不涉及用来完成应用程序的特定类别或对象。设计模式能使不稳定依赖于相对稳定、具体依赖于相对抽象，避免会引起麻烦的紧耦合，以增强软件设计面对并适应变化的能力。

GoF 与 《设计模式：可复用面向对象软件的基础》

    《设计模式：可复用面向对象软件的基础》（Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software）是软件工程领域有关设计模式的一本书，提出和总结了对于一些常见软件设计问题的标准解决方案，称为软件设计模式。该书作者是埃里希·伽玛（Erich Gamma）、Richard Helm、Ralph Johnson和John Vlissides，后以“四人帮”（Gang of Four，GoF）著称，书中的设计模式也被称为“四人帮设计模式”（Gang of Four design patterns）。

    《设计模式：可复用面向对象软件的基础》所提出的设计模式主要是基于以下的面向对象设计原则：

• 针对接口编程而不是对实现编程

• 优先使用对象组合而不是继承。

接口继承与类继承的区别

    通过接口继承可以用一个对象代替另一个对象，而类继承是通过复用父类的功能或者只是简单地共享代码和表述，来定义对象的实现和类型的一种机制。差别在于一个对象可以具有多种类型而不同类的对象可以有相同的类型。

@protocol 与 抽象基类

    定义具有相同接口的类群很重要，因为多态是基于接口的。通常的做法是，在客户端的代码中不声明特定具体类的变量，而只使用协议或抽象类定义的接口。
    在 Objective-C 中，有一种称为协议（@protocol）的语言功能。@protocol 并不定义任何实现，而只声明方法，以确定符合协议的类的行为。因此 @protocol 是只定义了抽象行为的接口，例如 <NSCopying>，当类遵守了 NSCopying 协议，就需实现copyWithZone方法。
    通过抽象基类，可以生成一些其它子类可以共享的默认行为，抽象基类与通常的类相似，只是预留了一些可以或应该由子类重载的行为。

类继承的优缺点

• 优点：

  • 继承简单直接，关系在编译是静态定义；
  • 被复用的实现易于修改。

• 缺点：

  • 因为继承是在编译时定义，所以无法在运行时变更从父类继承来的实现；

  • 子类的部分描述常常定义在父类中；

  • 子类直接面对父类实现的细节，因此破坏了封装；

  • 父类实现的任何变更都会强制子类也进行变更，因为它们的实现联系在了一起；

  • 新的问题场景下继承的实现不再适用，必须重写父类或是继承来的实现。

对象组合的优缺点

    对象组合通常同时使用多个对象，要求被组合的对象具有定义良好的接口，并且通过从其它对象得到的引用在运行时动态定义。

• 优点：
  • 不会破坏封装
  • 减少实现的依存关系
  • 可以在运行时将任意对象替换为同类型的对象
  • 有助于将类的封装以专注于单一任务
  • 类及其层次结果能保持简洁
• 缺点：
  • 设计中涉及较多对象
  • 系统的行为将依赖于不同对象之间的关系，而不是定义与单个类中

设计模式类型

    《设计模式》一书原先把设计模式分为创建型模式、结构型模式、行为型模式，把它们通过授权、聚合、诊断的概念来描述

创建型模式

    创建型模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式，而不是使用 new 运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。

• 工厂模式（Factory Pattern）
• 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
• 单例模式（Singleton Pattern）
• 建造者模式（Builder Pattern）
• 原型模式（Prototype Pattern）

结构型模式

    结构型模式关注类和对象的组合。继承的概念被用来组合接口和定义组合对象获得新功能的方式。

• 适配器模式（Adapter Pattern）
• 桥接模式（Bridge Pattern）
• 过滤器模式（Filter、Criteria Pattern）
• 组合模式（Composite Pattern）
• 装饰器模式（Decorator Pattern）
• 外观模式（Facade Pattern）
• 享元模式（Flyweight Pattern）
• 代理模式（Proxy Pattern）

行为型模式

行为型模式特别关注对象之间的通信。

• 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）
• 命令模式（Command Pattern）
• 解释器模式（Interpreter Pattern）
• 迭代器模式（Iterator Pattern）
• 中介者模式（Mediator Pattern）
• 备忘录模式（Memento Pattern）
• 观察者模式（Observer Pattern）
• 状态模式（State Pattern）
• 空对象模式（Null Object Pattern）
• 策略模式（Strategy Pattern）
• 模板模式（Template Pattern）
• 访问者模式（Visitor Pattern）

设计模式的六大原则

1. 开闭原则（Open Close Principle）

    开闭原则的意思是：对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。简言之，是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类，后面的具体设计中我们会提到这点。

2. 里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

    里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。LSP 是继承复用的基石，只有当派生类可以替换掉基类，且软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化，而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

3. 依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

    依赖倒转原则是开闭原则的基础，具体内容：针对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

4. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

    接口隔离原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。它还有另外一个意思是：降低类之间的耦合度。由此可见，其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想，它强调降低依赖，降低耦合。

5. 迪米特法则，又称最少知道原则（Demeter Principle）

    最少知道原则是指：一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

6. 合成复用原则（Composite Reuse Principle）

    合成复用原则是指：尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

Cocoa Design Patterns