110.【十万字带你深入学习23种设计模式】（一）

(一)、设计模式相关内容介绍

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1.软件设计模式概述

(1).软件设计模式的产生背景

"设计模式"最初并不是出现在软件设计领域种的,而是被用于建筑领域的设计中。

1977年 克里斯托弗-亚历山大 提出了253种建筑领域的基本模式。

1990年 软件工程领域开始讨论设计模式的话题。

1995年 四个人出版了《设计模式-可复用面向对象软件的基础》一书收录了23种设计模式。

(2).软件设计模式的概念

软件设计模式,又被称作设计模式，是一般被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的。代码设计经验总结的。它描述了在软件设计种遇到的常用问题的解决方案。

(3).学习设计模式的重要性

设计模式的本质是面向对象设计原则的实际运用，是对类的封装性、继承和多态性以及类的关联关系和组合关系的充分理解。

1. 可以提高程序员的思维能力、编程能力和设计能力。
2. 使程序设计更加标准化、代码编制更加工程化、是软件开发效率大大提高、从而缩短软件的开发周期。
3. 使设计的代码可重用性高、可读取性强、可靠性高、灵活性好、可维护性强。

(4).设计模式分类

1.创建型模式:

• 用于描述"怎么创建对象"，他的特点是"将对象的创建与使用分离"。GOF 书种 提供了单列、原型、工厂方法、抽象工厂、建造者等5种创建型模式。

2. 结构型模式:

• 用于描述如何将类或对象按某种布局组成更强大的结构,GOF书中提供了代理、适配器、桥接、装饰、外观、享元、组合等7种结构型模式

3. 行为型模式:

• 用于描述类或对象之间怎么样相互协作共同完成单个对象无法单独完成的任务，以及怎么样分配职责。GOF书中提供了模板方法、策略、命令、职责链、状态、观察者、中介者、爹嗲气、访问者、备忘录、解释器等11种行为型模式。

2.UML图

统一建模语言、是用来设计软件的可视化建模语言。它的特点使简单、统一、图形化、能表达软件设计种的动态与静态信息。

UML 从目标系统的不同角度触发，定义了用例图、类图、对象图、状态图、活动图、时序图、协作图、构件图、部署图等9种图。

(1).类图概述

类图是显示了模型的静态结构，特别是模型种存在的类、类的内部结构以及它们与其他类的关系等。类图不显示暂时性地信息。类图是面向对象建模地主要组成部分。

(2).类图的作用

1. 在软件工程中，类图是一种静态的结构图，描述了系统的类的集合，类的属性和类之间的关系，可以简化了人们对系统的理解。
2. 类图是系统分析和设计阶段的重要产物,是系统编码和测试的重要模型。

(3).类图表示法

1. 类的表示方法

在UML类图中，类使用包含类名、属性和方法且带有分割线的矩形来表示.

表示有三个私有属性: name的类型为string。sex的类型为int。age的类型为int。一个公有的方法student的返回类型是void、参数列表为null。

属性/方法名称前加号和减号表示了这个属性/方法的可见性，UML类图中表示可见性的符号有三种:

• +: 表示public
• -: 表示private
• #:表示protected

中括号中的内容表示是: 可选的。 也有将类型放在变量名前面的,返回值放在方法名的前面

属性的完整表示方式:  可见性符号 属性名称:属性名称类型 [=初始化值(可有可无)]
属性的完整表示方式: 可见性 名称(参数列表) [: 返回类型]

2. 类与类之间关系的表示方法

1. 关联关系🖤

关联关系是对象之间的一种索引关系，用于表示一类对象与另一类对象之间的联系。列如师生、师徒、夫妻等等。关联关系是类与类之间最常用的一种关系，分为一般关联关系、聚合关系和组合关系。

关联又可以分为单向关联、双向关联、自关联。

(1).单向关联:

在UML图中单向关联用一个带箭头的实现表示。上图表示每一个顾客都有一个地址，这通过Customer类持有一个类型为Address的成员变量类实现。

(2).双向关联:

在UML类图中,双向关联用一个不带箭头的直线表示。上图中在Customer类中维护一个List表示一个顾客可以购买多个商品,在Product类中维护一个Customer类型的成员变量表示这个产品被哪个顾客所购买。

(3).自关联:

自关联在UML类图中用一个带有箭头且指向自身的实线表示,上图的意思就是Node类包含类型Node的成员变量,也就是自己包含自己。

2. 聚合关系🖤

聚合关系是关联关系的一种,是强关联关系,是整体部分之间的关系。

聚合关系样式通过成员对象来实现的,其中成员对象是整体对象的一部分，但成员对象可以脱离整个对象而独立存在。列如： 学校与老师的关系，学校包含老师，但如果学校停办了，老师依然存在。

在UML类图中,聚合关系可以用带空心菱形的实现来表示,菱形指向整体.下图所示是大学和教师的关系图。

3. 组合关系🖤

组合表示类之间的整体与部分的关系,但它是一种更强烈的聚合关系。

在组合关系中,整体对象可以控制部分对象的生命周期,一旦整体对象不存在了,部分对象也将不存在,部分对象不能脱离整体对象的存在,列如头和嘴的关系，头不在了嘴也就不在了。

在UML类图中,组合关系用带实心的菱形来表示,菱形指向整体。

4. 依赖关系🖤

依赖关系是一种使用关系,它是随想之间耦合度最弱的一种关联方式,是临时性的关联。在代码中,某一个类的方法通过局部变量、方法的参数或者静态方法的调用来访问另一个类(被依赖类)中的某些方法来完成一些职责。

在UML类图中，依赖关系使用带箭头的虚线来表示,箭头从使用类指向被依赖的类。下图所示是司机和汽车的关系图,司机驾驶汽车。

5. 继承关系🖤

继承关系是对象之间耦合度最大的一种关系,表示一般与特殊的关系,是父类与子类之间的关系,是一种继承关系。

在UML类图中,泛化关系用带空心的三角箭头的实现来表示,箭头从子类指向父类。在代码实现时,使用面向对象的继承机制来实现泛化关系。列如: Student类和Teacher类都是Person的子类。

6.实现关系🖤

实现关系是接口与实现类之间的关系。在这种关系中,类实现了接口,类中的操作实现了接口中所声明的所有的抽象操作。

在UML类图中,实现关系使用带空心三角箭头的虚线来表示,箭头从实现类指向接口。列如: 汽车和船实现了交通工具。

3.软件设计原则

在软件开发中,为了提高软件系统的可维护性和可复用性,增加软件的可扩展性和灵活性,使程序员尽量根据6条原则来开发程序,从而提高软件开发效率、节约软件开发成本和维护成本。

(1).开闭原则 (重写不修改)

对扩展开放，对修改关闭。 在程序需要扩展的时候,不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。简言之，就是为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。

想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类。

因为抽象灵活性好,适应性广，只要抽象的合理，可以基本保持软件架构的稳定。而软件中容易变化的细节可以从抽象派生来的实现类来进行扩展,当软键需要发生变化时,只需要根据需求重新派生一个实现类来扩展就可以了。

eg: 鼠标和键盘的USB。插上即用，拔掉即失。还有搜狗输入法的换肤操作，实际上就是定义一个抽象类，然后有不同的子类对其实现。用户窗体可以根据需要选择或者增加信的主题,而不需要修改原有的代码。所以它是满足开闭原则的。

抽象皮肤类

package com.jsxs.principles.demo1;
/**
 * @Author Jsxs
 * @Date 2023/4/15 19:38
 * @PackageName:com.jsxs.principles.demo1
 * @ClassName: AbstractSkin
 * @Description: TODO  抽象皮肤类
 * @Version 1.0
 */
public abstract class AbstractSkin {
    //  抽象方法时一定要被继承的子类实现的。
    public abstract void display();
}

默认皮肤

package com.jsxs.principles.demo1;
/**
 * @Author Jsxs
 * @Date 2023/4/15 19:40
 * @PackageName:com.jsxs.principles.demo1
 * @ClassName: DefaltSkin
 * @Description: TODO 默认皮肤类
 * @Version 1.0
 */
public class DefaultSkin extends AbstractSkin{  //1. 我么需要继承一个抽象皮肤类
    @Override
    public void display() { //2. 抽象方法我们必须要实现
        System.out.println("恭喜你,成功切换为默认的皮肤!");
    }
}

jsxs皮肤

package com.jsxs.principles.demo1;
/**
 * @Author Jsxs
 * @Date 2023/4/15 19:42
 * @PackageName:com.jsxs.principles.demo1
 * @ClassName: JsxsSkin
 * @Description: TODO  吉士先生皮肤
 * @Version 1.0
 */
public class JsxsSkin extends AbstractSkin{ //1. 继承抽象类
    @Override
    public void display() {  //2. 必须重写抽象方法
        System.out.println("恭喜您,成功切换为吉士先生皮肤!!");
    }
}

搜狗输入法

package com.jsxs.principles.demo1;
/**
 * @Author Jsxs
 * @Date 2023/4/15 19:44
 * @PackageName:com.jsxs.principles.demo1
 * @ClassName: SougouInpt
 * @Description: TODO 聚合关系: 也就是强关联 "部分可以离开整体"
 * @Version 1.0
 */
public class SougouInpt {
    private AbstractSkin abstractSkin;
    public void setKin(AbstractSkin abstractSkin) {  //alt+insert
        this.abstractSkin = abstractSkin;
    }
    public void display(){
        abstractSkin.display();  // 调用方法
    }
}

模拟客户

package com.jsxs.principles.demo1;
/**
 * @Author Jsxs
 * @Date 2023/4/15 19:56
 * @PackageName:com.jsxs.principles.demo1
 * @ClassName: Client
 * @Description: TODO  实现类-客户端
 * @Version 1.0
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.创建搜狗输入法对象
        SougouInpt sougouInpt = new SougouInpt();
        // 2.创建皮肤对象
        DefaultSkin defaultSkin = new DefaultSkin();
        // 3.将皮肤设置到输入法中
        sougouInpt.setKin(defaultSkin);
        // 4.显示皮肤
        sougouInpt.display();
    }
}

以上的代码就是实现了: 开闭原则。我们对增加业务是开放的对修改是关闭的。一个抽象方法、多个实现类、一个聚合关系(部分可以脱离整体)。