【项目实战】23种设计模式入门介绍

一、优点

面向界面编程
降低耦合性
增加灵活性

二、23种设计模式是什么？

2.1 创建型模式

AbstractFactory ( 抽象工厂 )
FactoryMethod ( 工厂方法 )
Singleton ( 单态模式 )
Builder ( 建造者模式 )
Prototype ( 原型模式 )

2.2 结构型模式

适配器模式
桥接模式
组合模式
装饰模式
外观模式
享元模式
代理模式

2.3 行为型模式

责任链模式
命令模式
解释器模式
迭代器模式
中介者模式
备忘录模式
观察者模式
状态模式
策略模式
模板方法
访问者模式

三、设计模式之间的关系图解

四、设计模式六大原则

4.1 单一职责原则

4.1.1定义

• 不要存在多于一个导致类变更的原因。
• 一个类只负责一项职责。
• There should never be more than one reason for a class to change.
• 一个类，应当只有一个引起它变化的原因。
• SRP — Single Responsibility Principle
• 高内聚、低耦合

4.1.2 问题由来

类T负责两个不同的职责：职责P1，职责P2。
当由于职责P1需求发生改变而需要修改类T时，有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。

4.1.3 解决方案：

遵循单一职责原则。分别建立两个类T1、T2，使T1完成职责P1功能，T2完成职责P2功能。
这样，当修改类T1时，不会使职责P2发生故障风险；
同理，当修改T2时，也不会使职责P1发生故障风险。

4.1.4 其他

说到单一职责原则，很多人都会不屑一顾。因为它太简单了。稍有经验的程序员即使从来没有读过设计模式、从来没有听说过单一职责原则，在设计软件时也会自觉的遵守这一重要原则，因为这是常识。在软件编程中，谁也不希望因为修改了一个功能导致其他的功能发生故障。而避免出现这一问题的方法，便是遵循单一职责原则。虽然单一职责原则如此简单，并且被认为是常识，但是即便是经验丰富的程序员写出的程序，也会有违背这一原则的代码存在。

4.1.5 为什么会出现这种现象呢？

因为有职责扩散。所谓职责扩散，就是因为某种原因，职责P被分化为粒度更细的职责P1和P2。
比如：类T只负责一个职责P，这样设计是符合单一职责原则的。后来由于某种原因，也许是需求变更了，也许是程序的设计者境界提高了，需要将职责P细分为粒度更细的职责P1，P2，这时如果要使程序遵循单一职责原则，需要将类T也分解为两个类T1和T2，分别负责P1、P2两个职责。但是在程序已经写好的情况下，这样做简直太费时间了。所以，简单的修改类T，用它来负责两个职责是一个比较不错的选择，虽然这样做有悖于单一职责原则。（这样做的风险在于职责扩散的不确定性，因为我们不会想到这个职责P，在未来可能会扩散为P1，P2，P3，P4……Pn。所以记住，在职责扩散到我们无法控制的程度之前，立刻对代码进行重构。）

只有逻辑足够简单，才可以在代码级别上违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，才可以在方法级别上违反单一职责原则；例如本文所举的这个例子，它太简单了，它只有一个方法，所以，无论是在代码级别上违反单一职责原则，还是在方法级别上违反，都不会造成太大的影响。实际应用中的类都要复杂的多，一旦发生职责扩散而需要修改类时，除非这个类本身非常简单，否则还是遵循单一职责原则的好。

4.1.6 遵循单一职责原的优点有：

• 可以降低类的复杂度，一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单的多；
• 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的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

4.1.7 注意

单一职责原则不只是面向对象编程思想所特有的，只要是模块化的程序设计，都适用单一职责原则。

4.1.8 应用场景

JavaEE中的分层框架模式实际上体现了单一职责原则
将整个系统按照职责的内聚性分为不同的层，层内的模块与类具有宏观的内聚性，所关注的的事情是一致的

• 业务逻辑层主要关注的是系统的业务逻辑与业务流
• 数据访问层只负责数据的持久化与访问

4.2 里氏替换原则

4.2.1 历史

原则最早是在1988年，由麻省理工学院的一位姓里的女士（Barbara Liskov）提出来的。

• 里氏替代原则LSP
• LSP–Liskov Substitution Principle
• functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.
• 所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能
• 只要父类能出现的地方子类就可以出现，而且调用子类还不产生任何的错误或异常，调用者可能根本就不需要知道是父类还是子类。但是反过来就不成了，有子类出现的地方，父类未必就能适应。

4.2.2 定义

• 如果对每一个类型为 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。

4.2.3 问题由来

有一功能P1，由类A完成
现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能P1与新功能P2组成。
新功能P2由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。

4.2.4 解决方案

当使用继承时，遵循里氏替换原则。类B继承类A时，除添加新的方法完成新增功能P2外，尽量不要重写父类A的方法，也尽量不要重载父类A的方法。

4.2.5 继承的一重含义：

父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

4.2.6 继承带来的弊端：

• 使用继承会给程序带来侵入性
• 程序的可移植性降低
• 增加了对象间的耦合性3
• 如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。

4.2.7 四重含义

1. 子类必须完全实现父类的方法

2. 子类可以有自己的个性

3. 覆盖和实现父类的方法时，输入参数可以被放大，但不能被缩小

4. 覆盖和实现父类的方法时，输出结果可以被缩小，但不能被放大

   • 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（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松。
   • 当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。