OO极简设计模式

本文深入探讨面向对象设计中的SOLID原则,包括单一责任、开放封闭、里氏替换、接口分离及依赖倒置原则。并通过工厂、单例、生产者消费者、迭代器和观察者模式等经典案例,解析如何在实际编程中应用这些原则。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

面向对象设计模式

SOLID原则

缩写全称中文
SThe Single Responsibility Principle单一责任原则
OThe Open Closed Principle开放封闭原则
LLiskov Substitution Principle里氏替换原则
IThe Interface Segregation Principle接口分离原则
DThe Dependency Inversion Principle依赖倒置原则

S:单一职责原则

  • 问题由来:一个方法同时完成两个职责P1和P2,当P1需求改变时很可能使原来正常的P2功能发生改变

  • 解决办法:应将每个类的功能尽可能独立,相互影响最小

O:开放封闭原则

  • 问题由来:在对代码维护的时候如果修改原来的代码很可能引入新的错误

  • 解决方案:扩展功能的时候通过扩展软件实体的行为,而不是修改已有代码

L:里氏替换原则

  • 问题由来:原功能是P,现在需要对P扩展,如果不能透明的替换原来的功能,则很可能出现错误

  • 解决方案:子类继承自父类的时候,尽量不要重写父类的方法。重载父类的方法时,输入参数应该更轻松?

一个对象在它出现的任何地方都可以被子类替换(功能不受影响)

I:接口分离原则

  • 问题由来,如果接口I实现了类A不需要的方法,那A不得不去实现这个方法

  • 解决方案:将臃肿的接口拆分

接口拆分,不应该让客户强迫实现它不需要的方法。应该让用户依赖最小的接口。

S:依赖倒置原则

  • 问题由来:高层模块A原来依赖具体实现B,现在需要依赖C,就要修改A中代码。这样会增加代码出错的风险

  • 解决方案:修改为A依赖接口I,BC仅和I相关。

高层模块不应该依赖底层模块,抽象不应该依赖细节


工厂模式

工厂接受用户传递的参数,可以获得不同的属性对象。

一般这些参数不同但是行为名称相同的,使用接口来实现。

工厂模式将创建对象的责任转移到工厂类。

//需要一个接口
public interface Shape {
   void draw();
}
//一些类实现了这个接口
public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}
//接口实现2
public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}
//工厂可以通过接受参数构造新的shape
public class ShapeFactory {
    
   //使用 getShape 方法获取形状类型的对象
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      }
      return null;
   }
}
//你可以通过定义Shape对象调用draw方法,draw方法会执行子类的方法。
//but,除了draw,你不能实现其他的方法

单例模式

一个类只有一个实例对象。避免了对资源的多重占用,比如写文件。

注意,对getInstance要同步化,否则可能创建多个实例。

实现方式:

私有化构造函数,如果需要这个类,就getInstance,并且实现同步化。没有接口不能继承

//单例的例子
public class SingleObject {
 
   //创建 SingleObject 的一个对象
   private static SingleObject instance = new SingleObject();
 
   //让构造函数为 private,这样该类就不会被实例化
   private SingleObject(){}
 
   //获取唯一可用的对象
   public static SingleObject getInstance(){
      return instance;
   }
 
   public void showMessage(){
      System.out.println("Hello World!");
   }
}
//怎么获取对象
public class SingletonPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      //获取唯一可用的对象
      SingleObject object = SingleObject.getInstance();
 
      //显示消息
      object.showMessage();
   }
}

 

生产者消费者模式:

使用管程(monitor)来保护临界区

a.wait等待的是notifyAll,或者a.notify;

wait();notify();notifyall();必须在synchronized块中使用。且同步哪个对象就应该调用那个对象的锁。

wait()用来强制释放这个对象的锁。意思是交出自己的锁,进入等待队列。

 

迭代器模式:

可以顺序遍历集合对象,不需要考虑集合底层实现形式

/*一个容器接口,一个迭代器接口*/
public interface Iterator {
   public boolean hasNext();
   public Object next();
}
public interface Container {
   public Iterator getIterator();
}
/*一种可能的实现方式*/
public class NameRepository implements Container {
   public String names[] = {"Robert" , "John" ,"Julie" , "Lora"};
 
   @Override
   public Iterator getIterator() {
      return new NameIterator();
   }
 
   private class NameIterator implements Iterator {
 
      int index;
 
      @Override
      public boolean hasNext() {
         if(index < names.length){
            return true;
         }
         return false;
      }
 
      @Override
      public Object next() {
         if(this.hasNext()){
            return names[index++];
         }
         return null;
      }     
   }
}

 

观察者模式

适用于一对多的模式,当其中一个对象状态被修改的时候,会通知其他所有的依赖对象更新其状态。观察者和被观察者是抽象耦合的。观察者和被观察者相互拥有更方便修改对方的状态。

/*step 1: 创建被观察对象*/
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class Subject {
   
   private List<Observer> observers 
      = new ArrayList<Observer>();
   private int state;
 
   public int getState() {
      return state;
   }
 
   public void setState(int state) {
      this.state = state;
      notifyAllObservers();
   }
 
   public void attach(Observer observer){
      observers.add(observer);      
   }
 
   public void notifyAllObservers(){
      for (Observer observer : observers) {
         observer.update();
      }
   }  
}
/*观察者可以是不抽象的哦,这里实现了抽象的,易于扩展*/
public abstract class Observer {
   protected Subject subject;
   public abstract void update();
}
/*实例化一个观察者,*/
public class BinaryObserver extends Observer{
 
   public BinaryObserver(Subject subject){
      this.subject = subject;
      this.subject.attach(this);
   }
 
   @Override
   public void update() {
      System.out.println( "Binary String: " 
      + Integer.toBinaryString( subject.getState() ) ); 
   }
}
/*跑一下*/
public class ObserverPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Subject subject = new Subject();
 
      new BinaryObserver(subject);
 
      System.out.println("First state change: 15");   
      subject.setState(15); //每次重置状态,都会触发其他观察者的状态改变
      System.out.println("Second state change: 10");  
      subject.setState(10);
   }
}

 

内容概要:本文围绕直流微电网中带有恒功率负载(CPL)的DC/DC升压转换器的稳定控制问题展开研究,提出了一种复合预设性能控制策略。首先,通过精确反馈线性化技术将非线性不确定的DC转换器系统转化为Brunovsky标准型,然后利用非线性扰动观测器评估负载功率的动态变化和输出电压的调节精度。基于反步设计方法,设计了具有预设性能的复合非线性控制器,确保输出电压跟踪误差始终在预定义误差范围内。文章还对比了多种DC/DC转换器控制技术如脉冲调整技术、反馈线性化、滑模控制(SMC)、主动阻尼法和基于无源性的控制,并分析了它们的优缺点。最后,通过数值仿真验证了所提控制器的有效性和优越性。 适合人群:从事电力电子、自动控制领域研究的学者和工程师,以及对先进控制算法感兴趣的研究生及以上学历人员。 使用场景及目标:①适用于需要精确控制输出电压并处理恒功率负载的应用场景;②旨在实现快速稳定的电压跟踪,同时保证系统的鲁棒性和抗干扰能力;③为DC微电网中的功率转换系统提供兼顾瞬态性能和稳态精度的解决方案。 其他说明:文中不仅提供了详细的理论推导和算法实现,还通过Python代码演示了控制策略的具体实现过程,便于读者理解和实践。此外,文章还讨论了不同控制方法的特点和适用范围,为实际工程项目提供了有价值的参考。
内容概要:该论文介绍了一种名为偏振敏感强度衍射断层扫描(PS-IDT)的新型无参考三维偏振敏感计算成像技术。PS-IDT通过多角度圆偏振光照射样品,利用矢量多层光束传播模型(MSBP)和梯度下降算法迭代重建样品的三维各向异性分布。该技术无需干涉参考光或机械扫描,能够处理多重散射样品,并通过强度测量实现3D成像。文中展示了对马铃薯淀粉颗粒和缓步类动物等样品的成功成像实验,并提供了Python代码实现,包括系统初始化、前向传播、多层传播、重建算法以及数字体模验证等模块。 适用人群:具备一定光学成像和编程基础的研究人员,尤其是从事生物医学成像、材料科学成像领域的科研工作者。 使用场景及目标:①研究复杂散射样品(如生物组织、复合材料)的三维各向异性结构;②开发新型偏振敏感成像系统,提高成像分辨率和对比度;③验证和优化计算成像算法,应用于实际样品的高精度成像。 其他说明:PS-IDT技术相比传统偏振成像方法具有明显优势,如无需干涉装置、无需机械扫描、可处理多重散射等。然而,该技术也面临计算复杂度高、需要多角度数据采集等挑战。文中还提出了改进方向,如采用更高数值孔径(NA)物镜、引入深度学习超分辨率技术等,以进一步提升成像质量和效率。此外,文中提供的Python代码框架为研究人员提供了实用的工具,便于理解和应用该技术。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值