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designpatterns's Introduction

设计模式

设计模式可以分为三大类:创建型模式(Creational Patterns)、结构型模式(Structural Patterns)、行为型模式(Behavioral Patterns)

程序开发原则

  1. 开闭原则
  2. 里氏替换原则
  3. 依赖倒置原则
  4. 单一职责原则
  5. 接口隔离原则
  6. 迪米特法原则
  7. 合成复用原则

1.开闭原则

开闭原则的含义是:当应用的需求改变时,在不修改软件实体的源代码或者二进制代码的前提下,可以扩展模块的功能,使其满足新的需求。

1.1.开闭原则作用

  • 对测试影响
    遵循开闭原则的代码,测试只需要对扩展代码进行测试就可以了
  • 可以提高代码的复用性
    粒度越小,被复用的可能性就越大;在面向对象的程序设计中,根据原子和抽象编程可以提高代码的可复用性
  • 可以提高软件的可维护性
    遵守开闭原则的软件,其稳定性高和延续性强,从而易于扩展和维护

1.2.开闭原则实现方法

抽象约束、封装变化
通过接口或者抽象类为软件实体定义一个相对稳定的抽象层,而将相同的可变因素封装在相同的具体实现类中。

2.里氏替换原则

里氏替换原则通俗来讲就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。也就是说:子类继承父类时,除添加新的方法完成新增功能外,尽量不要重写父类的方法。

2.1.里氏替换原则的作用

  • 里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一
  • 克服了继承中重写父类造成的可复用性变差的缺点
  • 是动作正确性的保证,即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误,降低代码出错的可能性
  • 加强程序的健壮性,同时变更时可以做到非常好的兼容性,提高程序的维护性、可扩展性,降低需求变更时引入的风险

2.2.里氏替换原则的实现方法

  • 子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法
  • 子类中可以增加自己特有的方法
  • 当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(方法输入的参数)要比父类更宽松
  • 当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载或实现抽象方法),方法的后置条件(即方法的的输出/返回值)要比父类的方法更严格或相等
  • 如果程序违背了里氏替换原则,则继承类的对象在基类出现的地方会出现运行错误。这时其修正方法是:取消原来的继承关系,重新设计它们之间的关系

3.依赖倒置原则

依赖倒置原则的原始定义为:高层模块不应该依赖低层模块,两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。其核心**是:要面向接口编程,不要面向实现编程

3.1.依赖倒置原则的作用

  • 依赖倒置原则可以降低类间的耦合性
  • 依赖倒置原则可以提高系统的稳定性
  • 依赖倒置原则可以减少并行开发引起的风险
  • 依赖倒置原则可以提高代码的可读性和可维护性

3.2.依赖倒置原则的实现方法

  1. 每个类尽量提供接口或抽象类,或者两者都具备
  2. 变量的声明类型尽量是接口或者是抽象类
  3. 任何类都不应该从具体类派生
  4. 使用继承时尽量遵循里氏替换原则

4.单一职责原则

单一职责原则规定一个类应该有且仅有一个引起它变好的原因,否则类应该被拆分。

如果一个对象承担太多的职责,至少存在两个缺点:

  • 一个职责变化可能会削弱或者抑制这个类实现其他职责的能力
  • 当客户端需要该对象的某一个职责时,不得不将其他不需要的职责全都包含进来,从而造成冗余代码或代码浪费

4.1.单一职责原则的优点

  • 降低类的复杂度,一个类只负责一项职责会比多项职责简单
  • 提高类的可读性
  • 提高系统的可维护性
  • 变更引起的风险降低。变更是必然的,如果单一职责原则遵守得好,当修改一个功能时,可以显著降低对其他功能的影响

4.2.单一职责原则的实现方法

单一职责原则是最简单但又最难运用的原则,需要设计人员发现类的不同职责并将其分离,再封装到不同的类或模块中。

创建型模式

这些设计模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式,而不是使用 new 运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。

创建型模式包含

1)工厂方法模式
2)抽象工厂方法模式
3)单例模式
4)建造者模式
5)原型模式

1.工厂方法模式(Factory Method Pattern)

在工厂模式中,我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑,并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。
工厂模式适合:凡是出现了大量的产品需要创建,并且具有共同的接口时,可以通过工厂方法模式进行创建

工厂方法主要包括三种

1.1.普通工厂方法模式
    就是建立一个工厂类,对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。
    步骤:
        1)首先创建共同接口
        2)创建各自的实现类
        3)创建工厂类

1.2.多个工厂方法模式
    多个工厂方法模式是提供多个工厂方法,分别创建对象。

1.3.静态工厂方法模式
    多个工厂方法模式里的方法置为静态的,不需要创建实例,直接调用即可。

工厂方法优缺点

优点:
    1)一个调用者想创建一个对象,只要知道其名称就可以了。
    2)扩展性高,如果想增加一个产品,只要扩展一个工厂类就可以。
    3)屏蔽产品的具体实现,调用者只关心产品的接口。
缺点:
    1)增加产品,需要增加新的工厂类,导致系统类的个数成对增加,在一定程度上增加了系统的复杂性。

2.抽象工厂方法模式(Abstract Factory Pattern)

工厂方法模式有一个问题就是,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,从设计角度考虑,有一定的问题,如何解决?就用到抽象工厂模式,创建多个工厂类,这样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。

适用情况

1)一个系统要独立与它产品的创建、组合和表示时
2)一个系统要由多个产品系列中的一个来配置时
3)要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用时
4)提供一个产品类库,而只想显示它们的接口而不是实现时

参与角色

  • AbstractFactory(抽象工厂):用于声明生成抽象产品的操作接口;
  • ConcreteFactory(具体工厂):实现创建具体产品对象的操作;
  • AbstractProduct(抽象产品):为每种产品声明接口,在抽象产品中定义了产品的抽象业务方法;
  • Product(具体产品):定义具体工厂生产的具体产品对象,实现AbstractProduct接口;
  • Client(客户):仅使用由AbstractFactory和AbstractProduct类声明的接口。

抽象工厂方法优缺点

优点:
    1)分离了具体的类
    2)它使得易于交换产品系列
    3)它有利于产品的一致性
缺点:
    1)难以支持新种类的产品

3.单例模式(Singleton Pattern)

单例模式定义

保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。
单例模式一般体现在类声明中,单例的类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式,可以直接访问,不需要实例化该类的对象。

单例模式优点

  1. 在内存里只有一个实例,减少内存的开销,尤其是频繁的创建和销毁实例(比如网站首页页面缓存)
  2. 避免对资源的多重占用(比如写文件操作)

单例模式分类

  • 饿汉式
  • 懒汉式
  • 双重校验锁
  • 枚举式

饿汉式

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