《设计模式王维雄》课件

设计模式设计模式是软件开发中可重用的解决方案，帮助开发者设计优雅、可扩展的代码。设计模式提供通用的解决方案，用于处理常见设计问题。设计模式概述1定义设计模式是一套经过验证的、可复用的解决方案，用于解决软件设计中常见的难题。2目的设计模式旨在提高代码的可重用性、可维护性和可扩展性，同时降低代码的复杂度。3种类设计模式分为三大类：创建型、结构型和行为型，每类都包含多种不同的模式。4价值设计模式可以帮助开发者快速构建高质量的软件系统，并提高团队协作效率。设计模式的历史发展早期萌芽20世纪70年代，面向对象编程兴起，设计模式的概念开始出现。一些优秀的设计方案被总结和传播，如“GangofFour”模式。设计模式的诞生1994年，《设计模式：可复用面向对象软件的基础》出版，标志着设计模式的正式诞生。该书将23种常见的设计模式进行了分类和总结，成为设计模式领域的经典著作。面向对象设计原则封装隐藏内部实现细节，仅对外暴露必要接口，提高代码可维护性和可重用性。抽象提取共性，忽略差异，定义通用接口或抽象类，增强代码灵活性。继承实现代码复用，子类继承父类属性和方法，扩展功能，减少代码冗余。多态不同对象对相同消息做出不同反应，提高代码灵活性，增强系统可扩展性。单一职责原则专注单一功能每个类或模块只负责一项特定的功能。降低耦合度专注单一职责，减少代码依赖，提升模块独立性。代码可读性提高代码可读性和可维护性，方便代码修改和测试。开闭原则扩展性设计模式在软件设计中至关重要，因为它可以提高代码的可维护性和扩展性，同时降低软件开发的成本。可维护性设计模式可以有效地解决软件开发中一些常见的问题，比如如何设计可扩展、可维护的代码，如何降低代码的复杂度等等。复用性设计模式可以提高代码的复用性，避免重复造轮子，提高开发效率，降低开发成本。里氏替换原则子类可替换父类子类对象可以替换父类对象，不影响程序的正常运行。保证了代码的扩展性，并降低了维护成本。依赖倒置原则11.高层模块不应该依赖于低层模块，两者都应该依赖于抽象。22.抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。33.降低耦合度通过引入抽象，可以降低模块之间的耦合度，提高代码的可维护性和可扩展性。44.易于测试依赖倒置原则可以使代码更容易测试，因为可以更容易地模拟依赖。接口分离原则接口分离原则(ISP)旨在避免过度依赖，提高灵活性和可维护性。通过将臃肿的接口拆分为更小的、特定于角色的接口，可以减少不必要的依赖关系，并降低代码的耦合度。六大设计模式：创建型创建型模式主要关注对象的创建过程，提供一种创建对象的最佳实践。灵活创建让创建过程变得更加灵活，避免直接使用new操作符创建对象。封装复杂性隐藏创建对象的细节，将复杂性封装在创建模式中。单例模式定义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.应用场景配置文件读取，数据库连接，线程池，日志记录器，缓存等等.优点节省内存避免重复创建全局访问缺点违反开闭原则单例模式复杂单元测试困难工厂方法模式定义定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到子类。结构包含抽象工厂角色、具体工厂角色、抽象产品角色和具体产品角色。应用场景适用于需要创建不同类型的对象，但具体类型在运行时才能确定。抽象工厂模式提供创建产品族对象的接口抽象工厂模式提供一个创建相关或依赖对象的接口。例如，创建一个包含按钮、文本框等元素的GUI组件家族，或创建一个包含数据库连接和日志记录对象的系统服务家族。不同的具体工厂每个具体工厂实现抽象工厂接口，提供用于创建特定产品族的具体方法。例如，一个具体工厂可以创建Windows风格的GUI组件，另一个工厂可以创建Mac风格的组件。产品族概念抽象工厂模式关注于创建一组相关的对象，而不是单个对象。这些对象通常具有相同的主题或用途，并相互依赖。例如，创建一个包含按钮和文本框的GUI组件族。建造者模式逐步构建建造者模式将复杂对象的构建过程分解成多个步骤，通过不同的构建方法逐步完成对象的创建。灵活配置通过不同的建造者类实现不同的构建逻辑，可以根据不同的需求创建不同的对象，实现灵活的配置。分离构建过程将对象的构建过程与对象的表示分离，使构建过程变得更加清晰易懂。原型模式原型模式是一种创建型设计模式，它允许通过复制现有对象创建新的对象。它通过克隆（或复制）一个现有对象（称为原型）来创建新的对象，而不是每次都从头开始创建。六大设计模式：结构型桥接模式桥接模式将抽象部分与实现部分分离，提高了代码的可扩展性和可维护性。适配器模式适配器模式将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，方便不同接口之间的协作。装饰器模式装饰器模式在不改变原类的情况下，动态地为对象添加额外的职责。组合模式组合模式将对象组合成树形结构，允许客户端统一地处理单个对象或多个对象。适配器模式11.兼容性将现有类接口转换为目标接口，使原本不兼容的类能够协同工作。22.代码重用避免修改现有代码，只需创建适配器类进行连接，提高代码复用率。33.解耦将客户代码与具体实现类解耦，降低代码耦合度，提高代码可维护性。桥接模式桥接模式桥接模式将抽象部分与实现部分分离，使得两者可以独立变化。它通过接口或抽象类来定义抽象部分，而具体实现则由不同的具体类来提供。应用场景桥接模式常用于需要将抽象部分与实现部分分离的场景，例如：当需要在运行时选择不同的实现方式时当需要扩展抽象类而不修改其代码时当需要将抽象部分与实现部分独立开发和维护时装饰器模式动态地添加职责装饰器模式为对象添加新功能，不改变原有对象结构。装饰器可以在运行时动态地为对象添加职责，灵活地扩展功能。灵活组合功能通过组合不同的装饰器，可以实现各种功能组合。装饰器模式使功能扩展更加灵活，方便维护和修改。组合模式树状结构组合模式使用树形结构表示对象之间的层次关系。统一接口组合模式提供统一的接口，方便操作单个对象或整个树形结构。灵活组合组合模式允许灵活地添加、删除或修改子节点，满足不同场景的需求。外观模式简化接口外观模式提供一个统一的接口，隐藏系统内部的复杂性，简化客户程序对系统的调用。降低耦合外观模式将客户程序与子系统解耦，客户程序无需了解子系统的具体细节，提高系统的可维护性。提高复用性外观模式可以将多个子系统组合成一个统一的接口，方便其他系统进行复用。享元模式享元模式是一种结构型设计模式，它通过共享对象来减少内存的使用和提高性能。享元模式将对象的内部状态和外部状态分离，共享对象的内部状态，并通过不同的外部状态来区分不同的对象。六大设计模式：行为型定义行为型模式主要关注对象之间的交互和职责分配，以及算法和流程的封装。分类行为型模式可以进一步分为类行为模式和对象行为模式，它们分别通过类的继承和对象的组合来实现不同的行为模式。应用行为型模式在软件开发中应用广泛，例如，可以用于实现策略切换、事件处理、状态管理等功能。策略模式定义策略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。上下文策略模式包含一个上下文类，它持有算法的引用。策略策略模式定义了具体的算法，并由上下文类使用。观察者模式定义观察者模式是一种行为型模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。应用场景例如，天气预报系统中，多个用户订阅天气信息，当天气变化时，所有订阅的用户都会收到通知。优点松散耦合扩展性强支持广播通信状态模式定义状态模式允许一个对象在它的内部状态改变时改变它的行为。优点将状态逻辑封装在独立的类中，提高代码可读性和可维护性。应用例如，一个游戏角色可以有不同的状态，例如行走、攻击、防御等。备忘录模式11.保存状态将对象状态保存到备忘录对象，以便在将来恢复到该状态。22.恢复状态利用备忘录对象恢复到先前保存的状态，从而实现状态的撤销和重做。33.保护数据通过备忘录模式，可以保护原始对象的状态，避免被意外修改。44.应用场景适合需要记录和恢复对象状态的场景，例如文本编辑器中的撤销/重做功能、游戏中的存档和读档功能等。迭代器模式定义提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。优点简化遍历复杂数据结构，增强代码可扩展性。应用场景需要遍历不同类型的集合，实现多态遍历。示例Java中的Iterator接口，可用于遍历List、S