1 设计模式简介

常见问题：

1、什么是设计模式

2、设计模式什么时候使用

3、使用设计模式有什么好处

4、设计模式设计需要遵循哪些原则

5、设计模式有哪些分类

Java常用设计模式

软件设计模式（Software Design Pattern），俗称设计模式，设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它描述了在软件设计过程中的一些不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。也就是说，它是解决特定问题的一系列套路，是前辈们的代码设计经验的总结，具有一定的普遍性，可以反复使用。使用设计模式的目的是为了代码重用、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。

设计模式:

设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它描述了在软件设计过程中的一些不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案

设计模式使用场景：

1、在程序软件架构设计上会使用到设计模式

2、在软件架构设计上会使用到设计模式

设计模式的目的：

1、提高代码的可重用性

2、提高代码的可读性

3、保障代码的可靠性

GOF

《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》（即后述《设计模式》一书），由 ErichGamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 合著（Addison-Wesley，1995）。这几位作者常被称为"四人组（Gang of Four）"，而这本书也就被称为"四人组（或 GoF）"书。在《设计模式》这本书的最大部分是一个目录，该目录列举并描述了 23 种设计模式

GOF的23种设计模式：

1、单例（Singleton）模式：某个类只能生成一个实例，该类提供了一个全局访问点供外部获取该实例，其拓展是有限多例模式。

2、原型（Prototype）模式：将一个对象作为原型，通过对其进行复制而克隆出多个和原型类似的新实例。

3、工厂方法（Factory Method）模式：定义一个用于创建产品的接口，由子类决定生产什么产品。

4、抽象工厂（AbstractFactory）模式：提供一个创建产品族的接口，其每个子类可以生产一系列相关的产品。

5、建造者（Builder）模式：将一个复杂对象分解成多个相对简单的部分，然后根据不同需要分别创建它们，最后构建成该复杂对象。

6、代理（Proxy）模式：为某对象提供一种代理以控制对该对象的访问。即客户端通过代理间接地访问该对象，从而限制、增强或修改该对象的一些特性。

7、适配器（Adapter）模式：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能一起工作。

8、桥接（Bridge）模式：将抽象与实现分离，使它们可以独立变化。它是用组合关系代替继承关系来实现，从而降低了抽象和实现这两个可变维度的耦合度。

9、装饰（Decorator）模式：动态的给对象增加一些职责，即增加其额外的功能。

10、外观（Facade）模式：为多个复杂的子系统提供一个一致的接口，使这些子系统更加容易被访问。

11、享元（Flyweight）模式：运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。

12、组合（Composite）模式：将对象组合成树状层次结构，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。

13、模板方法（TemplateMethod）模式：定义一个操作中的算法骨架，而将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤。

14、策略（Strategy）模式：定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的改变不会影响

使用算法的客户。

15、命令（Command）模式：将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。

16、职责链（Chain of Responsibility）模式：把请求从链中的一个对象传到下一个对象，直到请求被响应为止。通过这种方式去除对象之间的耦合。

17、状态（State）模式：允许一个对象在其内部状态发生改变时改变其行为能力。

18、观察者（Observer）模式：多个对象间存在一对多关系，当一个对象发生改变时，把这

种改变通知给其他多个对象，从而影响其他对象的行为。

19、中介者（Mediator）模式：定义一个中介对象来简化原有对象之间的交互关系，降低系统中对象间的耦合度，使原有对象之间不必相互了解。

20、迭代器（Iterator）模式：提供一种方法来顺序访问聚合对象中的一系列数据，而不暴露聚合对象的内部表示。

21、访问者（Visitor）模式：在不改变集合元素的前提下，为一个集合中的每个元素提供多种访问方式，即每个元素有多个访问者对象访问。

22、备忘录（Memento）模式：在不破坏封装性的前提下，获取并保存一个对象的内部状态，以便以后恢复它。

23、解释器（Interpreter）模式：提供如何定义语言的放法，以及对语言句子的解释方法，即解释器。

2 设计原则

优良的系统设计具备特点：

1.可扩展性(Extensibility)

2.灵活性(Flexibility)

3.组件化可插拔式(Pluggability)

面向对象编程常用的设计原则包括7个，这些原则并不是孤立存在的，它们相互依赖，相互补充。

2.1 单一职责原则

定义：一个对象应该只包含单一的职责，并且该职责被完整地封装在一个类中。

解说：一个类（或者大到模块，小到方法）承担的职责越多，它被复用的可能性越小，而且如果一个类承担的职责过多，就相当于将这些职责耦合在一起，当其中一个职责变化时，可能会影响其他职责的运作。

类的职责主要包括两个方面：数据职责和行为职责，数据职责通过其属性来体现，而行为职责通过其方法来体现。单一职责原则是实现高内聚、低耦合的指导方针，在很多代码重构方法中都能找到它的存在，它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，而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关重构经验。

实例：以登录实现为例:

原始设计方案：

使用单一职责原则对其进行重构:

2.2 开闭原则

定义：一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。也就是说在设计一个模块的时候，应当使这个模块可以在不被修改的前提下被扩展，即实现在不修改源代码的情况下改变这个模块的行为。解说：开闭原则还可以通过一个更加具体的“对可变性封装原则”来描述，对可变性封装原则(EVP)要求找到系统的可变因素并将其封装起来。

如果一个软件设计符合开闭原则，那么可以非常方便地对系统进行扩展，而且在扩展时无须修改现有代码，使得软件系统在拥有适应性和灵活性的同时具备较好的稳定性和延续性。为了满足开闭原则，需要对系统进行抽象化设计，抽象化是开闭原则的关键。

实例：我们拿报表功能来说， BarChart 和 PieChart 为不同的报表功能，此时在ChartDisplay 中使用报表功能，可以直接new对应的功能，但如果增加新的报表功能，在 ChartDisplay 中使用，就需要改代码了，这就违背了开闭原则。

原始设计方案:

基于开闭原则进行重构：

2.3 里氏代换原则

定义：所有引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象。

解说：里氏代换原则可以通俗表述为：在软件中将一个基类对象替换成它的子类对象，程序将不会产生任 何错误和异常，反过来则不成立，如果一个软件实体使用的是一个子类对象的话，那么它不 一定能够使用基类对象。里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一，由于使用基类对象的地方都可以使用子类对 象，因此在程序中尽量

使用基类类型来对对象进行定义，而在运行时再确定其子类类型，用 子类对象来替换父类对象。

使用里氏代换原则需要注意：

(1)子类的所有方法必须在父类中声明，或子类必须实现父类中声明的所有方法。根据里氏代 换原则，为了保证系统的扩展性，在程序中通常使用父类来进行定义，如果一个方法只存在子类中，在父类中不提供相应的声明，则无法在以父类定义的对象中使用该方法。

(2) 我们在运用里氏代换原则时，尽量把父类设计为抽象类或者接口，让子类继承父类或实现 父接口，并实现在父类中声明的方法，运行时，子类实例替换父类实例，我们可以很方便地 扩展系统的功能，同时无须修改原有子类的代码，增加新的功能可以通过增加一个新的子类 来实现。里氏代换原则是开闭原则的具体实现手段之一。

(3) Java语言中，在编译阶段，Java编译器会检查一个程序是否符合里氏代换原则，这是一个 与实现无关的、纯语法意义上的检查，但Java编译器的检查是有局限的。

实例：我们以给客户发消息为例，给VIP客户(VipCustomer)和普通客户(CommonCustomer)发消息,在SendMessage 中分别定义给普通会员和VIP发消息，如果以后有新的客户分类，不仅要添加客户分类，还要修改SendMessage ，违背了开闭原则。

原始设计方案：

基于里氏代换原则进行重构：