软件的可维护性与可复用性

模式:

模式，即Pattern。其实就是解决某一类问题的方法论。把解决某类问题的方法总结归纳到理论高度，那就是模式。Alexander给出的经典定义是：每个模式都描述了一个在我们的环境中不断出现的问题，然后描述了该问题的解决方案的核心。通过这种方式，你可以无数次地使用那些已有的解决方案，无需再重复相同的工作。模式有不同的领域，建筑领域有建筑模式，软件设计领域也有设计模式。当一个领域逐渐成熟的时候，自然会出现很多模式。设计模式和面向对象的设计模式:

设计模式（Designpattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。设计模式最初来源于建筑学。GOF（“四人帮”，指Gamma,Helm,Johnson&Vlissides,Addison-Wesley四人）的《设计模式》（1995年出版）是第一次将设计模式提升到理论高度，并将之规范化，本系列文章主要就是讲解这23种经典的设计模式。

面向对象设计的模式，顾名思义，就是在面向对象分析与设计中使用的设计模式，GOF23种设计模式同时也是面向对象的设计模式，本文不做区分。良好的设计模式运用可以实现软件设计的“高内聚、低耦合”，提高软件的复用性和可扩展性。框架:

框架，即Framework。其实就是某种应用的半成品，就是一组组件，供你选用完成你自己的系统。简单说就是使用别人搭好的舞台，你来做表演。而且，框架一般是成熟的，不断升级的软件。框架一般处在低层应用平台（如J2EE）和高层业务逻辑之间的中间层。架构：

架构（Architecture）是一系列相关的抽象模式，用于指导大型软件系统各个方面的设计。架构是一个系统的草图。架构描述的对象是直接构成系统的抽象组件。各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通讯。在实现阶段，这些抽象组件被细化为实际的组件，比如具体某个类或者对象。在面向对象领域中，组件之间的连接通常用接口来实现。

一些刚入门的程序员经常会混淆“框架”和“架构”这两个名词，这里做了一下解释。我们为什么要使用设计模式呢？有人可能会说为了设计出"高内聚低耦合"的软件。"高内聚低耦合"的软件实际上也就是本文所说的具有可维护性和可复用性的软件。这篇文章主要讲解两方面内容，这两方面是软件设计中很重要，也是很关键的内容，希望大家认真思考并深刻理解。第一部分就是关于软件的可维护性和可复用性的相关内容，第二部分就是在第一部分的基础上逐条讲解面向对象软件设计的基本原则，本文内容都是些很理论性的东西，这些理论是软件设计的基础。凡是有理论的地方，就有如何恰当的将理论应用到实践中去的问题，设计模式是对于学习OO设计原则的具体指导，也就是说设计模式就是将这些理论应用到实践的一种成熟的方式。软件的可维护性和可复用性叠爽诞

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什么情况下使用抽象工厂：文献【GOF95】指出，在以下情况下应当考虑使用抽象工厂模式：1.一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有形态的工厂模式都是重要的。2、这个系统的产品有多于一个产品族，而系统只消费其中某一个族的产品（上面这一条叫做抽象工厂模式的原始用意。）3、同属于同一个产品族的产品是在一起使用的，这一约束必须在系统的设计中体现出来。4、系统提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口实现，从而使客户端不依赖于实现。实际项目举例

现在需要创建分属于不同操作系统的视窗构件。比如命令按钮（Button）与文本框（Text）等都是视窗构件，在UNIX系统的视窗环境和Windows操作系统的视窗环境中，这两个构件有不同的本地体现，它们的细节也有所不同。在每一个操作系统中，都有一个视窗构件组成构件家族。在这里就是Button和Text组成的产品族。而每一个视窗构件都构成自己的等级结构，由一个抽象角色给出抽象的功能描述，而由具体子类给出不同操作系统的具体实现，如下图所示。

可以发现在上面的产品类图中，有两个产品的等级结构，分别是Button等级结构和Text等级结构、同时有两个产品族，也就是UNIX产品族和Windows产品族。UNIX产品族由UnixButton和UnixText产品组成；而Windows产品族由WinButton和WinText产品构成。

系统对产品对象的创建需求由一个工厂的等级结构满足，其中有两个具体工厂角色，即UnixFactory和WinFactory。UnixFactory对象负责创建Unix产品族中的产品，而WinFactory对象负责创建Windows产品族中的产品。这就是抽象工厂模式的应用，抽象工厂模式的解决方案如下图所示。

显然，一个系统只能够在某一个操作系统的视窗环境下运行，而不能够同时在不同的操作系统上运行。所以，系统实际上只能消费属于同一个产品族的产品。这个案例实际上也正是抽象工厂模式的起源。实现的代码如下。ProjectcodeusingAbstractFactoryinC#

输出结果为：ProjectcodeusingAbstractFactoryinC#//抽象工厂起源案例usingSystem;{classMainApp{publicstaticvoidMain(){//创建Unix使用环境OSFactoryunix=newUnixFactory();Clientclient=newClient(unix);client.Run();//创建Windows使用环境OSFactorywindows=newWinFactory();client=newClient(windows);client.Run();//等待用户输入Console.ReadKey();}}//抽象工厂abstractclassOSFactory{//创建按钮构件publicabstractButtonCreateButton();//创建文本框构件publicabstractTextCreateText();}//具体工厂1classUnixFactory:OSFactory{publicoverrideButtonCreateButton(){//返回Unix下的ButtonreturnnewUnixButton();}publicoverrideTextCreateText(){//返回Unix下的TextreturnnewUnixText();}}//具体工厂2classWinFactory:OSFactory{publicoverrideButtonCreateButton(){//返回Windows下的ButtonreturnnewWinButton();}publicoverrideTextCreateText(){//返回Winodws下的TextreturnnewWinText();}}//抽象产品AabstractclassButton{}//抽象产品BabstractclassText{//交互关系publicabstractvoidInteract(Buttonb);}//具体产品A1classUnixButton:Button{}//具体产品B1classUnixText:Text{publicoverridevoidInteract(Buttonb){Console.WriteLine(this.GetType().Name+"interactwith"+b.GetType().Name);}}//具体产品A2classWinButton:Button{}//具体产品B2classWinText:Text{publicoverridevoidInteract(Buttonb){Console.WriteLine(this.GetType().Name+"interactwith"+b.GetType().Name);}}//客户端classClient{privateButton_button;privateText_text;//通过构造器传入具体工厂publicClient(OSFactoryfactory){_button=factory.CreateButton();_text=factory.CreateText();}publicvoidRun(){_text.Interact(_button);}}}UnixTextinteractwithUnixButtonWinTextinteractwithWinButton

小结

抽象工厂模式是一个在实际项目中应用比较多的设计模式之一，抽象工厂模式面对的问题是多个产品等级结构的系统设计，运用抽象工厂模式的关键在于如果把创建产品的职责交给工厂去完成，希望大家在把握住工厂模式原型的基础上尽量的考虑到应用，形成一种思维上的定势。这一篇我将向大家讲解建造者（Builder）模式。在上一篇文章中我们主要学习了抽象工厂（AbstractFactory）模式，抽象工厂模式主要解决对不同等级结构的产品的创建工作，主要关注的是创建哪一批产品的问题，而本文所讲的建造者模式主要是解决对于一个产品如何分部创建的问题，这是对于建造者模式的最初描述。同样，这篇文章主要分为两大部分来讲解，第一部分我会对建造者模式的原型进行详细的说明，第二部分会对建造者模式如何解决具体问题进行探讨。

建造者模式的原型描述：

在软件系统中，有时候面临一个"复杂对象"的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合到一起的算法却相对稳定。

建造者模式是对对象的创建模式。建造者模式可以将一个产品的内部表象与产品的生成过程分隔开来，从而可以使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。建造者模式利用一个导演者对象和具体建造者对象一个一个地建造出所有的零件，从而建造出完整的产品对象。建造者模式将产品的结构和产品的零件建造过程对客户端隐藏起来，把对建造过程进行指挥的责任和具体建造零件的责任分隔开来，达到责任划分和封装的目的。

意图：

将一个复杂对象的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

模式原型UML：

建造者模式涉及到以下角色：

1、抽象建造者（Builder）角色：给出一个抽象接口，以规范产品对象的各个组成成分的建造。此接口中一般至少规定两个方法，一个是创建部分的方法，例如BuilderPart，另一个是返回结果的方法，例如GetProduct，以约束具体建造者实现。

2、具体建造者（ConcreteBuilder）角色：担任这个角色的是与应用程序紧密相关的一些类，它们在应用程序的调用下创建产品的实例。这个角色产品实现了抽象建造者接口，主要完成分部创建产品并提供产品对象的实例。

3、导演者（Director）角色：顾名思义，就