学习设计模式前必须知道的东西 |
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看待设计模式,要站在更大的角度(代码重用性、可读性、可扩展性、可靠性、程序高内聚,低耦合)来综合考虑看待,而不是功能实现的角度看待,不要觉得实现一个功能没必要这么麻烦
文章中给出的设计模式类图都是标准的实现方式,并不一定要完全遵守标准,所以只要设计思想符合,一个设计模式有多种实现方式,尤其是看别人源码的时候,不要用标准类图死扣
源码位置 |
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码云:https://gitee.com/yin_zhipeng/design_mode.git |
GitHub: |
我们会通过UML类图来描述设计模式的逻辑关系,不会的参考我的另一篇文章 |
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https://blog.youkuaiyun.com/grd_java/article/details/122258344 |
设计模式 |
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- 软件工程中,设计模式(design pattern)是对软件设计中普遍存在,反复出现的各种问题,提出的解决方案。
- 这个术语由埃里希-伽玛(Erich Gamma)等人于1990年才从建筑设计领域引入到计算机科学的
核心思想 |
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- 找出应用中可能需要变化之处,把它们独立出来,不要和那些不需要变化的代码混在一起
- 针对接口编程,而不针对实现编程
- 为了交互对象之间的松耦合设计而努力
设计模式有啥用 |
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- 你要造一个破房子,造就完了,但你要造摩天大楼,那就需要为未来扩展,等因素做足够的设计方案
- 当一个项目开发完成,客户提出新功能怎么办?项目开发完,原来的程序员离职,你接手维护怎么办?
- 面试官问你Spring源码怎么办?这些都需要设计模式
- 设计模式用在软件的哪里呢?面向对象=》功能模块[设计模式+算法(数据结构)]=》框架[使用多种设计模式]=》架构[服务器集群]
设计模式的目的 |
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- 设计模式让程序(软件)具有更好的
- 代码重用性(相同功能的代码,不用多次编写)
- 可读性(编程规范性,便于其他程序员阅读和理解)
- 可扩展性(当需要增加新的功能时,非常方便,称为可维护)
- 可靠性(当我们增加新功能后,对原来功能没有影响)
- 让程序呈现高内聚,低耦合的特性
- 设计模式包含了面向对象的精髓,懂了设计模式,就懂了面向对象分析和设计(OOA/D)的精要
一些书本中,将设计模式分为三种类型,共23种(不同的书籍,分类和名称略有差别) |
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- 创建型模式: 单例、抽象工厂、原型、建造者、工厂模式
- 结构型模式:适配器、桥接、装饰、组合、外观、享元、代理模式
- 行为型模式:模板方法、命令、访问者、迭代器、观察者、中介者、备忘录、解释器(Interpreter)、状态、策略、职责链(责任链)模式
一、设计模式7大原则
这里面提到的合成、聚合等概念,会在UML类图中讲解 |
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1. 单一职责原则(Single responsibility principle)
- 对类来说,一个类应该只负责一项职责,如果A类负责两个不同职责,当其中一个职责需求变更,改变A类,可能造成职责2执行错误,所以需要将A类的粒度分解为A1、A2
遵守 |
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- 降低类的复杂度,一个类只负责一项职责
- 提高类的可读性,可维护性
- 降低变更引起的风险
- 通常,只有逻辑足够简单,才可以在代码级,违反单一职责原则。(就是逻辑简单到完全没必要分模块,那可以写到一个类)
- 只有类中方法足够少,才能在方法级别,保持单一职责原则。(就是都写在一个类中,但是每个方法要保证单一原则,这种写法,必须保证类中方法非常少)
2. 接口隔离原则(Interface Segregation Principle)
- 客户端不应该依赖它不需要的接口,一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上
- 下图中,
A类和C类,需要实现某种功能
,这些功能定义在interface1中
,A类需要B类
来帮助实现功能,C类需要D类
帮助,但是A类和C类只需要interface1接口中的部分方法
。那么这个接口就不是
A类和C类的最小接口
。而他们需要来帮他们干活的B类和D类,需要额外实现他们不需要的方法
- 根据
接口隔离原则
,我们应该将interface1接口拆分成独立的几个接口
,A和C类分别
与需要的接口建立依赖
,B和D类也只实现需要的方法
3. 依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
- 高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖其抽象
- 抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象
- 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
- 依赖倒转原则是基于这样的设计理念:相对于细节的多变性,抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在
java中,抽象指的是接口或抽象类
,细节就是具体的实现类
- 使用
接口或抽象类
的目的是制定好规范
,而不涉及任何具体的操作
,把展现细节
的任务交给他们的实现类去完成
- 底层模块尽量都有抽象类或接口,程序稳定性会更好
- 变量的声明类型尽量是抽象类或接口,这样我们的变量引用和实际对象间,存在缓冲层,利用程序扩展和优化
- 继承时遵循里氏替换原则
4. 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)
- 继承有这样一层含义如下:父类中凡是已经实现好的方法,实际上是在设定规范和契约,虽然它不强制要求所有子类必须遵守契约,但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改,会对整个继承体系造成破坏
- 继承在给程序设计带来便利的同时,也带来了弊端。比如使用
继承会给程序带来侵入性,程序的可移植性降低,增加对象间的耦合性
,如果一个类被其他类所继承
,则当这个类需要修改时,必须考虑所有子类
,父类修改后
,所有涉及到的子类的功能都有可能产生故障
- 如果
正确使用继承
呢?就是使用里氏替换原则
里氏替换原则
,在1988年,由麻省理工学院的一位姓里的女士提出- 如果对每个类型为T1的对象o1,都有类型为T2的对象o2,使得以T1定义的所有程序P在所有的对象o1都代换成o2时,程序P的行为没有发生任何变化,那么类型T2是类型T1的子类型。(
所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象
)- 使用继承时,遵循里氏替换原则,在子类中尽量不要重写父类方法
- 里氏替换原则告诉我们,继承实际上让两个类耦合性增强了,适当情况下,可以通过聚合,组合,依赖来解决问题(
比如A继承B,B需要重写A类的很多方法,耦合性太高了。我们可以在A类上面提出一个抽象C(接口或抽象类,甚至普通的类),将这些方法定义到C中。让A和B都继承C,这样就解耦合了。如果A类需要B类,那么通过依赖传递即可
)。
5. 开闭原则(opc: Open Closed Principle)
- 开闭原则是编程中最基础、最重要的设计原则
- 一个软件实体例如,类、模块和函数应该对扩展开放,对修改关闭。用抽象构建框架,用实现扩展细节。(
就是你写的功能类,你可以随意增加功能修改,但是使用你这个类的人,不需要根据你的修改而改,这就是开闭原则
)- 当软件需要变化时,尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现变化。
- 编程中遵循其它原则,以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则
6. 迪米特原则(Demeter Principle)
- 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
- 类与类关系越密切,耦合度越大
- 迪米特原则:又名最少知道原则,
既一个类对自己依赖的类知道的越少越好
。就是说,对于被依赖的类不管多么复杂,都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的public方法
,不对外泄漏任何信息
- 简单的定义:
只与直接的朋友通信
- 直接的朋友:每个对象都会与其他对象有耦合关系,只要两个对象之间有耦合关系,那么称他们之间为朋友关系。耦合方式很多,依赖,关联,组合,聚合等等。其中,我们称
出现在成员变量,方法参数,方法返回值中的类为直接的朋友
,而出现在局部变量中的类不是直接朋友
。就是说,陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部
- 怎么做呢,如果你需要在局部变量中声明一个类A来实现功能,请将这些功能,放到类A里面实现,然后调用它。(就是不要把自己的功能,写到别人那里面,A类的功能就写到A类里面)
7. 合成复用原则(Composite Reuse Principle)
- 尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承
二、创建型设计模式
1. 单例设计模式(Singleton Pattern)
由于篇幅原因,我将其放在这篇文章中:https://blog.youkuaiyun.com/grd_java/article/details/122304805 |
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2. 工厂设计模式(Factory Pattern)
由于篇幅原因,我将其放在这篇文章中:https://blog.youkuaiyun.com/grd_java/article/details/122319280 |
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3. 原形模式(Prototype Pattern)
由于篇幅原因,我将其放在这篇文章中:https://blog.youkuaiyun.com/grd_java/article/details/122327937 |
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4. 建造者模式(Builder Pattern)
由于篇幅原因,我将其放在这篇文章中:https://blog.youkuaiyun.com/grd_java/article/details/122337277 |
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三、结构型设计模式
1. 适配器模式(Adapter Pattern)
由于篇幅原因,我将其放在这篇文章中:https://blog.youkuaiyun.com/grd_java/article/details/122347273 |
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2. 桥接模式(Bridge Pattern)
由于篇幅原因,我将其放在这篇文章中:https://blog.youkuaiyun.com/grd_java/article/details/122352344 |
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