[设计模式]一、软件设计概要

一、设计模式简介

课程目标：

1、理解松耦合设计思想

2、掌握面向对象设计原则

3、掌握重构技法改善设计

4、掌握GOF核心设计模式

什么是设计模式？

“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次的使用该方案而不必做重复劳动。”

——Christopher Alexander

从面向对象谈起

底层思维：向下，如何把握机器底层从微观理解对象构造

（语言转换、编译转换、内存模型、运行时机制）

抽象思维：向上，如何将我们的周围世界抽象为程序代码（管理代码复杂度）

（面向对象、组件封装、设计模式、架构模式）

深入理解面向对象

向下：深入理解三大面向对象机制

        封装：隐藏内部实现

        继承：复用现有代码

        多态：改写对象行为

向上：深刻把握面向对象机制所带来的抽象意义，理解如何使用这些机制来表达现实世界，掌握什么是“好的面向对象设计”。

软件设计复杂的根本原因：变化

（客户需求的变化，技术平台的变化，开发团队的变化，市场环境的变化……）

如何解决复杂性？

分解：人们面对复杂性有一个常见的做法：即分而治之，将大问题分解为多个小问题，将复杂问题分解为多个简单问题。

抽象：更高层次来讲，人们处理复杂性有一个通用的技术，即抽象。由于不能掌握全部的复杂对象，我们选择忽视它的非本质的细节，而去处理泛化和理想化了的对象模型。

软件设计的目标：

什么是好的软件设计？软件设计的金科玉律：复用！

二、面向对象设计原则

面向对象设计，为什么？

变化是复用的天敌，面向对象设计最大的优势在于：抵御变化！

重新认识面向对象

理解隔离变化：

从宏观层面来看，面向对象的构建方式更能适应软件的变化，能将变化所带来的影响建委最小

各司其职：

从微观层面来看，面向对象的方式更强调各个类的“责任”

由于需求变化导致的新增类型不应该影响原来类型的实现——是所谓各负其责

对象是什么？

从语言实现层面来看，对象封装了代码和数据

从规格层面讲，对象是一系列可被使用的公共接口

从概念层面来讲，对象是某种拥有责任的抽象

学习设计模式跟学习算法不同。

面向对象设计原则（1）

依赖倒置原则（DIP）

高层模块（稳定）不应该依赖于低层模块（变化），二者都应该依赖于抽象（稳定）。

抽象（稳定）不应该依赖于实现细节（变化），实现细节应该依赖于抽象（稳定）。

举个例子：

Mainform ——> （Line and Rectangle）  （违反了依赖倒置原则，因为抽象（mainform）依赖于实现细节）

Mainform ——> shape <—— （Line and Rectangle）（没有违反DIP， 细节依赖于shape）

面向对象设计原则（2）

开放封闭原则（OCP）

对扩展开放，对更改封闭。

类模块应该是可扩展的，但是不可更改。

举个例子：木器加工厂（生产一批桌椅，增加了防火需求，对更改封闭的意思是：不能全扔了； 可扩展的意思是：可以刷一层防火涂料）

面向对象设计原则（3）

单一职责原则（SRP）

一个类应该仅有一个引起它变化的原因。

变化的方向隐含着类的责任。

面向对象设计原则（4）

Liskov 替换原则（LSP）

子类必须能够替换它们的基类（IS-A）。

继承表达类型抽象。

举个例子：继承的时候子类发现父类的三个方法是不能用的，结果就在子类的方法里面啪啪啪扔异常，这样是不对的。

它们不应该是继承的关系，有可能是组合关系，而不是继承关系。

面向对象设计原则（5）

接口隔离原则（ISP）

不应该强迫客户程序依赖它们不用的方法。

接口应该小而完备。

举个例子：接口给子类用的话，可以设置成protected; 接口给自己用的话，可以设置成private。不要啪啪啪啪啪全设置成public。

面向对象设计原则（6）

优先使用对象组合，而不是类继承

类继承通常为“白箱复用”，对象组合通常为“黑箱复用”。

继承在某种程度上破坏了封装性，子类父类耦合度高。

而对象组合则只要求被组合的对象具有良好定义的接口，耦合度低。

面向对象设计原则（7）

封装变化点

使用封装来创建对象之间的分界层，让设计者可以在分界层的一侧进行修改，而不会对另一侧产生不良的影响，从而实现层次间的松耦合。

封装更高层次的理解不是封装代码和数据，而是封装变化点。（一侧变化，一侧稳定）

面向对象设计原则（8）

针对接口编程，而不是针对实现编程

不将变量类型声明为某个特定的具体类，而是声明为某个接口。

客户程序无需获知对象的具体类型，只需要知道对象所具有的接口。

减少系统中各部分的依赖关系，从而实现“高内聚、松耦合”的类型设计方案。

面向接口设计

产业强盛的标志：接口标准化！

将设计原则提升为设计经验：

1、设计习语 Design Idioms

Design Idioms 描述与特定编程语言相关的低层模式，技巧，惯用法。

2、设计模式 Design Patterns

Design Patterns 主要描述的是 “类与相互通信的对象之间的组织关系，包括它们的角色、职责、协作方式等方面。”

3、架构模式 Architectural Patterns

Architectural Patterns 描述系统中与基本结构组织关系中关系密切的高层模式，包括子系统划分，职责，以及如何组织它们之间的关系的规则。