软件构造 面向可复用性和可维护性的设计模式

对课程第十一章进行一个总结

一、创建型模式：

1.工厂方法模式：

当client不知道/不确定要创建哪个具体类的实例，或者不想在client代码中指 明要具体创建的实例时，用工厂方法。 定义一个用于创建对象的接口，让该接口的子类型来决定实例化哪一个类，从 而使一个类的实例化延迟到其子类。

优点：

用户只需要知道具体工厂的名称就可得到所要的产品，无须知道产品的具体创建过程。

灵活性增强，对于新产品的创建，只需多写一个相应的工厂类。

典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类，无须关心其他实现类，满足迪米特法则、依赖倒置原则和里氏替换原则。

缺点：

类的个数容易过多，增加复杂度

增加了系统的抽象性和理解难度

例如

二、结构型模式

1.适配器模式：

将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能一起工作。

优点：

客户端通过适配器可以透明地调用目标接口。

复用了现存的类，程序员不需要修改原有代码而重用现有的适配者类。

解决了类之间接口不兼容的问题

在很多业务场景中符合开闭原则。

缺点：

适配器编写过程需要结合业务场景全面考虑，可能会增加系统的复杂性。

增加代码阅读难度，降低代码可读性，过多使用适配器会使系统代码变得凌乱。

课程ppt举了一个将左上角坐标+宽+高转化为左上角坐标+右下角坐标的例子：

 2.装饰器模式：

在不改变现有对象结构的情况下，动态地给该对象增加一些职责（即增加其额外功能）的模式，它属于对象结构型模式。通过递归的方式对每一个特性构造子类，通过委派机制增加到对象上

优点：

装饰器是继承的有力补充，比继承灵活，在不改变原有对象的情况下，动态的给一个对象扩展功能，即插即用

通过使用不用装饰类及这些装饰类的排列组合，可以实现不同效果

装饰器模式完全遵守开闭原则

缺点：

装饰器模式会增加许多子类，过度使用会增加程序得复杂性。

课程ppt中有一个向冰激凌中添加材料的例子，对Icecream接口先实现一个普通的实现类，然后再用一个抽象接口来实现，其构造函数中需要输入一个Icecream，同样声明一个AddTopping函数，再用几个子类来继承该抽象类，其AddTopping函数为父类的AddTopping函数再加入自己的不同的代码。

三、行为类模式

1.策略模式：

有多种不同的算法来实现同一个任务，但需要client根据需要动态切换算法，而不是写死在代码里。为不同的实现算法构造抽象接口，利用delegation，运行时动态传入client倾向的算法类实例。

优点：

算法可以自由切换。

避免使用多重条件判断。

扩展性良好。

缺点：

策略类会增多。

所有策略类都需要对外暴露。

 课程中举例为商品的支付方式有多种实现方式，策略模式就是由客户端选择使用那个方式来实现支付这一接口。

2.模板模式：

共性的步骤在抽象类内公共实现，差异化的步骤在各个子类中实现。模板方法定义了一个算法的步骤，并允许子类为一个或多个步骤提供实现。

优点：

封装不变部分，扩展可变部分。

提取公共代码，便于维护。

行为由父类控制，子类实现。

缺点：

每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。

课程中用一个抽象类CarBuilder来举例，CarBuilder中声明了三个抽象函数，一个具体函数来表示通用逻辑，而其两个子类分别用不同的代码来实现了三个抽象函数。

 3.迭代器模式：

客户端希望对放入容器/集合类的一组ADT对象进行遍历访问，而无需关心容器的具体类型，也就是说，不管对象被放进哪里，都应该提供同样的遍历方式。

优点：

它支持以不同的方式遍历一个聚合对象。

迭代器简化了聚合类。

在同一个聚合上可以有多个遍历。

在迭代器模式中，增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码。

缺点：

由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离，增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性。

PPT中举例如何写一个迭代器

 4.访问者模式：

我们使用了一个访问者类，它改变了元素类的执行算法。通过这种方式，元素的执行算法可以随着访问者改变而改变。这种类型的设计模式属于行为型模式。根据模式，元素对象已接受访问者对象，这样访问者对象就可以处理元素对象上的操作。

优点：

符合单一职责原则。

优秀的扩展性。

灵活性。

缺点：

具体元素对访问者公布细节，违反了迪米特原则。

具体元素变更比较困难。

违反了依赖倒置原则，依赖了具体类，没有依赖抽象。

PPT中先给出了一个通用的实现方式；

然后举了一个计算书本和水果价格的例子，再Book和Fruit中具体实现accept函数即接受调用一个访问者的函数，之后在ShoppingCartVisitorImpl中实现visit函数通过重载分别计算Book和Fruit的价格。

/* Abstract element interface (visitable) */
public interface ItemElement {
public int accept(ShoppingCartVisitor visitor);
}
/* Concrete element */
public class Book implements ItemElement{
private double price;
...
int accept(ShoppingCartVisitor visitor) {
visitor.visit(this);
} }
public class Fruit implements ItemElement{
private double weight;
...
int accept(ShoppingCartVisitor visitor) {
visitor.visit(this);
} }
/* Abstract visitor interface */
public interface ShoppingCartVisitor { 
int visit(Book book); 
int visit(Fruit fruit); 
} 
public class ShoppingCartVisitorImpl implements ShoppingCartVisitor {
public int visit(Book book) {
int cost=0;
if(book.getPrice() > 50){
cost = book.getPrice()-5;
}else 
cost = book.getPrice();
System.out.println("Book ISBN::"+book.getIsbnNumber() + " cost ="+cost);
return cost;
}
public int visit(Fruit fruit) {
int cost = fruit.getPricePerKg()*fruit.getWeight();
System.out.println(fruit.getName() + " cost = "+cost);
return cost;
} }
public class ShoppingCartClient {
public static void main(String[] args) {
ItemElement[] items = new ItemElement[]{
new Book(20, "1234"),new Book(100, "5678"),
new Fruit(10, 2, "Banana"), new Fruit(5, 5, "Apple")};
int total = calculatePrice(items);
System.out.println("Total Cost = "+total);
}
private static int calculatePrice(ItemElement[] items) {
ShoppingCartVisitor visitor = new ShoppingCartVisitorImpl();
int sum=0;
for(ItemElement item : items)
sum = sum + item.accept(visitor);
return sum;
} }

 参考文献：

1https://www.runoob.com/design-pattern/visitor-pattern.html

2https://www.runoob.com/design-pattern/iterator-pattern.html

3http://c.biancheng.net/view/1348.html

4http://c.biancheng.net/view/1361.html