设计模式思考 I

作者: cfanr | 来源:发表于2015-02-05 23:58 被阅读3427次

    前言

    最近复习设计模式,花了不少时间,由于项目经验还比较少,虽然看得懂,能理解,但鉴于个人比较偏实践,不善于记忆,隔一段时间后,却很快就忘记了o(╯□╰)o,到真正自己说的时候也说不出来……与其看别人的总结,不如自己再根据别人的博客再思考整理一番,或许这样比反复看的效果会好些吧。下面是根据别人的博客和以下几点思考方式来重新整理的笔记:
    1.这种模式怎么理解?(尽量简单易懂)
    2.类图怎样画?(代码怎样写)
    3.举个栗子?(使用场景)
    4.使用这种模式有什么优缺点?(遵循什么原则)

    相关代码示例地址: navyifanr/AndroidTrainingDemo/DesignPattern

    设计模式六大原则

    1.开闭原则(Open Close Principle)
    开闭原则就是说对扩展开放,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。所以一句话概括就是: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。
    参考:https://realm.io/cn/news/donn-felker-solid-part-2/

    2.里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)
    里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)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,只有当衍生类可以替换掉基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍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。—— From Baidu 百科
    参考:https://realm.io/cn/news/donn-felker-solid-part-3/

    3.依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
    这个是开闭原则的基础,具体内容:真对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。
    参考:https://realm.io/cn/news/donn-felker-solid-part-5/

    4.接口隔离原则(Interface Segregation Principle)
    这个原则的意思是:使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思,从这儿我们看出,其实设计模式就是一个软件的设计思想,从大型软件架构出发,为了升级和维护方便。所以上文中多次出现:降低依赖,降低耦合。
    参考:https://realm.io/cn/news/donn-felker-solid-part-4/

    5.迪米特法则(最少知道原则)(Demeter Principle)
    为什么叫最少知道原则,就是说:一个实体应当尽量少的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)
    原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

    模式分类

    创建型:单例模式、简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、建造者模式、原型模式;
    结构型:代理模式、适配器模式、装饰器模式、桥接模式、组合模式、享元模式、外观模式;
    行为型:观察者模式、模板方法模式、命令模式、状态模式、职责链模式、解释器模式 、中介者模式、访问者模式、策略模式、备忘录模式、迭代器模式;

    创建者模式

    1.单例模式(Singleton)

    (1)理解:
    保证一个类仅有一个实例,并提供一个获得该实例的方法(必须是静态方法,通常用getInstance命名)

    (2)类图:

    单例模式.png

    常使用的实现方法是这两种,懒汉单例模式和DCL单例模式可参考,单例设计模式的N中Java实现方法

    (3)栗子:
    android中有很多系统级别的全局变量,如时间,输入法,如InputMethodManager,账户,状态栏等,android中对这些都直接或者有些间接用到了单例模式。

    (4)优缺点:
    饿汉式:
    优:线程安全,调用时反应速度快,在类加载的同时已经创建好了一个静态对象(创建的唯一对象);
    缺:资源利用效率不高,可能该实例并不需要,但也被系统加载了,在一些场景下是无法使用的,比如,如果Single实例的创建依赖参数或配置文件,则在getInstance()之前必须调用某个方法来设置这些参数,但在设置之前,可能已经new了Single实例;static 内部类式:
    优:线程安全,资源利用率高,不执行getInstance就不会被实例。
    缺:第一次加载时反应不快。

    总之,单例模式,省去了new操作符,降低了系统内存的使用频率,减轻GC压力;有些类如交易所的核心交易引擎,控制着交易流程,如果该类可以创建多个的话,系统容易乱,使用单例模式,才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

    2.简单工厂模式

    (1)理解
    建立一个工厂类,对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。

    (2)类图

    简单工厂模式.png

    (3)栗子
    出现了大量的产品需要创建,并且具有共同的接口时使用,但一般采用工厂方法模式。

    (4)优缺点
    优:简单粗暴
    缺:如果传入的字符串有误,不能正确创建对象,而且代码比较臃肿,扩展性不强。

    3.工厂方法模式(Factory Method)

    (1)理解

    用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪个类。工厂方式模式使一个类的实例化延迟到其子类。
    (2)类图

    工厂方法模式.png

    (3)栗子
    如,Java的ThreadFactory。希望工厂与产品的种类对客户端保持透明,给客户端提供一致的操作,另外一种是不同的工厂和产品可以提供客户端不同的服务或功能。

    (4)优缺点
    优:可派生多个产品,容易扩展性,遵循单一职责、依赖倒置
    缺:类的创建依赖工厂类,也就是说,如果想要拓展程序,必须对工厂类进行修改,这违背了闭包原则,所以可以考虑使用抽象工厂模式。

    4.抽象工厂模式(Abstract Factory)

    (1)理解
    创建多个工厂类,一旦需要增加新的功能,直接增加新的工厂类就可以了,不需要修改之前的代码。

    (2)类图


    UML-AbstractFactory.png

    (3)栗子
    如Java的List接口,软件的换皮肤功能;需要一个接口可以提供一个产品族,且不必知道产品的具体种类

    (4)优缺点
    优:遵循单一职责、依赖倒置、开闭原则,当需要扩展一个功能时,只需做一个实现类,实现Sender接口,同时做一个工厂类,实现Provider接口,就OK了,无需去改动现成的代码。

    注:
    三种工厂模式的区别:
    简单工厂:用来生产同一等级结构中的任意产品,对于增加新的产品,无能为力。
    工厂方法:用来生产同一等级结构中的固定产品,支持增加任意产品。
    抽象工厂:用来生产不同产品族(由不同产品组合成的一套产品)的全部产品,对于增加新的产品,无能为力;支持增加产品族。

    参考:抽象工厂模式详解

    5.建造者模式(Builder)

    (1)理解
    将一个复杂对象的构建和它的表示分离,使得同样的创建过程可以创建不同的表示。
    工厂类模式提供的是创建单个类的模式,而建造者模式则是将各种产品集中起来进行管理,用来创建复合对象,所谓复合对象就是指某个类具有不同的属性,其实建造者模式就是前面抽象工厂模式和最后的Test结合起来得到的。
    (2)类图

    UML-Builder.png

    或许,《Effective Java》的例子更好,遇到多个构造参数时要考虑用构建器(Builder模式):

    class NutritionFacts {
        private final int servingSize;
        private final int servings;
        private final int calories;
        private final int fat;
        private final int sodium;
        private final int carbohydrate;
        public static class Builder {
            //对象的必选参数
            private final int servingSize;
            private final int servings;
            //对象的可选参数的缺省值初始化
            private int calories = 0;
            private int fat = 0;
            private int carbohydrate = 0;
            private int sodium = 0;
            //只用少数的必选参数作为构造器的函数参数
            public Builder(int servingSize,int servings) {
                this.servingSize = servingSize;
                this.servings = servings;
            }
            public Builder calories(int val) {
                calories = val;
                return this;
            }
            public Builder fat(int val) {
                fat = val;
                return this;
            }
            public Builder carbohydrate(int val) {
                carbohydrate = val;
                return this;
            }
            public Builder sodium(int val) {
                sodium = val;
                return this;
            }
            public NutritionFacts build() {
                return new NutritionFacts(this);
            }
        }
        private NutritionFacts(Builder builder) {
            servingSize = builder.servingSize;
            servings = builder.servings;
            calories = builder.calories;
            fat = builder.fat;
            sodium = builder.sodium;
            carbohydrate = builder.carbohydrate;
        }
    }
    //使用方式
    public static void main(String[] args) {
        NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts.Builder(240, 8).calories(100)
            .sodium(35).carbohydrate(27).build();
        System.out.println(cocaCola);
    }
    

    (3)栗子
    android中大量的使用对话框组件,它的调用方法就是构建,拼接,表示。

    Android-Builder.jpeg

    Builder通过setTitle(),setMessage(),setIcon()等方法在create()中构造出一个AlertDialogInstance对象。
    然后客户可以把把AlertDialogInstance对象show出去。

    附: Android用建造者模式实现一个新功能引导页

    (4)优缺点
    优:复用对象,避免不断new构造者增加开销;将很多功能集成到一个类里,创造出比较复杂的东西。

    6.原型模式

    (1)理解
    用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

    (2)类图

    注:克隆操作分深拷贝和浅拷贝,浅拷贝说白了就是把原对象所有的值和引用直接赋给新对象。深拷贝则不仅把原对象的值赋给新对象,而且会把原对象的引用对象也重新创建一遍再赋给新对象。

    (3)栗子
    如Java的Cloneable接口。
    使用场景:a.对象的创建非常复杂,可以使用原型模式快捷的创建对象。b.在运行过程中不知道对象的具体类型,可使用原型模式创建一个相同类型的对象,或者在运行过程中动态的获取到一个对象的状态。

    (4)优缺点
    缺:每个原型的子类都必须实现Cloneable接口,这个实现起来有时候比较困难。

    详细:原型模式详解(clone方法源码的简单剖析)

    持续更新,整理得不对的地方,还望指正!

    参考:
    1.Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式-终点
    2.Android设计模式系列-谦虚天下
    3.设计模式系列-Tony Chen
    4.设计模式详解-左潇龙
    5.设计模式UML类图

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