2022-9-19-C++各种设计模式的简单总结

简介: 2022-9-19-C++各种设计模式的简单总结

创建型模式

工厂模式

简单工厂模式:只定义一个工厂,该工厂生产多个产品,当新加入产品的时候需要在枚举中新增加变量并且在switch中新增加case。

升级版:定义一个抽象工厂,新建工厂实现这个抽象工厂,当新加入产品的时候再次新建一个工厂,好处是不会影响之前的工厂的测试结果。

中介者模式

用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用,从而使其耦合松散,而且可以独立地改变它们之间的交互。中介者模式的例子很多,大到联合国安理会,小到房屋中介,都扮演了中间者的角色,协调各方利益。以租房为例子,如果没有房屋中介,那么房客要自己找房东,而房东也要自己找房客,非常不方便。有了房屋中介机构就方便了,房东可以把要出租的房屋信息放到中介机构,而房客可以去中介机构咨询。

观察者模式

在观察者和被观察者之间新建一个虚拟类,该虚拟类中包含一个vector容器容纳所有的观察者,同时提供三个函数,增删更新,分别代表增加观察者删除观察者查询观察者,被观察者当发生状态改变的时候就调用该中间者的更新操作,该更新操作的实现是遍历vector容器中的所有观察者,让他们分别执行自己的操作。

单例模式

单例模式(Singleton Pattern,也称为单件模式),使用最广泛的设计模式之一。其意图是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,该实例被所有程序模块共享。

定义一个单例类:

私有化它的构造函数,以防止外界创建单例类的对象;provide

使用类的私有静态指针变量指向类的唯一实例;static

使用一个公有的静态方法获取该实例。public static

分为懒汉和饿汉,懒汉就是用的时候再初始化,饿汉就是刚开始就初始化

建造者模式

建造者模式,其实就是相当于一个设计师,指挥建造师造房子,建造师可能是不同的,因为每个建造师建造水平和会造的房子都是不一样的。

Factory模式中:

有一个抽象的工厂

实现一个具体的工厂 - 汽车工厂

工厂生产的汽车A,得到汽车产品A

工厂生产汽车B,得到汽车产品B

实现了购买者和生产线的隔离,强调的是结果

Builder模式

引擎工厂生产引擎产品,得到汽车的部件A

轮胎工厂生产轮子产品,得到汽车部件B

底盘工厂生产车身产品,得到汽车部件C

将这些部件放到一起,形成刚好能够组装成一辆汽车的整体

这样做,目的是为了实现复杂对象生产线和其部件的解耦。强调的是过程

两者的区别在于以下几种情况:

工厂模式不考虑对象的组装过程,而直接生成一个我想要的对象。

Builder模式先一个个的创建对象的每一个部件,再统一组装成一个对象

工厂模式所解决的问题是,工厂生产产品

而Builder模式解决的是工厂控制产品 生成器组装各个部件的过程,然后从产品生成器中得到产品。

首先有一个产品类,里面有各种属性还有其对应的get set函数

然后有一个工程师的虚基类,里面包含一个产品类对象还有各种建造产品属性(零件)的虚函数,定义不用的工程师来继承虚基类实现其中的虚函数

定义一个设计师里面有一个create函数参数是工程师,当初始化后调用create函数来让工程师开始干

原型模式

什么是原型模式?

在GOF的《设计模式:可复用面向对象软件的基础》中是这样说的:用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这些原型创建新的对象。这这个定义中,最重要的一个词是“拷贝”,也就是口头上的复制,而这个拷贝,也就是原型模式的精髓所在。

举一个最简单的例子来说明原型模式:记得上小学的时候,老师把需要做的课外习题写到黑板上,而下面的我们都要把这些题抄写到自己的本子上,回家做好,第二天交上来,也就是每道题,全班50个人,每个人都要抄写一遍。按照现在的时间理论来说,就是浪费了50个人的时间。但是,那个时候条件限制,老师也是不得已而为之。现在好了,老师做一份电子版的习题,打印一份,然后拿着这份打印的原版,就可以复制出50份。

结合原型模式的概念进行分析,老师打印出来的那一份,就是“原型”,而复制出来的那50份,就是使用的“拷贝”。而原型模式就是这么简单的一个道理,通过现有的东西,再复制出一个来。

为什么要使用原型模式?

原型模式和建造者模式、工厂方法模式一样,都属于创建型模式的一种。简单的来说,我们使用原型模式,就是为了创建对象。但是,在以下场景下,使用原型模式是最好的选择:

1.当我们的对象类型不是开始就能确定的,而这个类型是在运行期确定的话,那么我们通过这个类型的对象克隆出一个新的对象比较容易一些;

2.有的时候,我们需要一个对象在某个状态下的副本,此时,我们使用原型模式是最好的选择;例如:一个对象,经过一段处理之后,其内部的状态发生了变化;这个时候,我们需要一个这个状态的副本,如果直接new一个新的对象的话,但是它的状态是不对的,此时,可以使用原型模式,将原来的对象拷贝一个出来,这个对象就和之前的对象是完全一致的了;

3.当我们处理一些比较简单的对象时,并且对象之间的区别很小,可能就几个属性不同而已,那么就可以使用原型模式来完成,省去了创建对象时的麻烦了;

4.有的时候,创建对象时,构造函数的参数很多,而自己又不完全的知道每个参数的意义,就可以使用原型模式来创建一个新的对象,不必去理会创建的过程,让创建过程见鬼去吧。

所以,在上述的的情况下,在设计的时候,适当的考虑一下原型模式,减少对应的工作量,减少程序的复杂度,提高效率。

缺点:原型模式作为创建型模式中最特殊的一个模式,具体的创建过程,是由对象本身提供,这样我们在很多的场景下可以很方便的快速的构建新的对象。但是,原型模式的最大缺点是继承原型的子类都要实现Clone操作,这个是很困难的。例如,当所考虑的类已经存在时就难以新增Clone操作。当内部包括一些不支持拷贝或者有循环引用的对象时,实现克隆可能也会很困难。


结构型模式


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