设计模式培训

演讲人：日期：设计模式培训目CONTENTS录02设计模式基本原则01设计模式概述03创建型设计模式04结构型设计模式05行为型设计模式06设计模式应用与实践01设计模式概述定义与分类设计模式主要分为创建型模式、结构型模式和行为型模式三大类。分类关注对象的创建过程，包括单例模式、工厂方法模式等。创建型模式设计模式是在特定上下文中反复出现的问题的解决方案。定义关注对象和类的组合，采用继承的机制来组合接口或实现。结构型模式关注对象之间的通信，尤其是职责的分配。行为型模式提高开发效率通过复用经过验证的设计模式，可以加快开发进程，避免重复发明轮子。提高代码质量设计模式代表了最佳实践，遵循这些模式可以使代码更易于维护、扩展和重用。降低维护成本采用设计模式的代码更容易被他人理解和接手，降低维护成本。增强代码的可读性设计模式提供了通用的解决方案，使得代码更容易被他人阅读和理解。设计模式的重要性起源设计模式的概念最早由ChristopherAlexander提出，并在建筑和城市规划领域得到应用。现状与发展设计模式已被广泛掌握和应用，并随着面向对象编程语言的发展和技术的进步，不断涌现出新的设计模式。设计模式的历史与发展02设计模式基本原则实践方法将类的职责分离到多个类中，确保每个类只负责一项职责；通过接口和类的职责划分，实现功能的单一和明确。定义与概述单一职责原则（SRP）是指一个类只负责一项职责，即只有一个引起它变化的原因，目的是降低类的复杂度，提高类的可读性和可维护性。优点降低类的复杂度，提高类的可读性和可维护性；降低变更风险，减少因修改类而导致的错误。单一职责原则开放封闭原则01开放封闭原则（OCP）是指软件实体（类、模块、函数等）应该是可以扩展的，但是不可修改的，即在不修改已有代码的情况下扩展功能。提高软件的扩展性和维护性，降低因修改已有代码而引入的风险。使用抽象和接口来实现扩展性；遵循里氏替换原则，确保扩展时不会破坏原有功能。0203定义与概述优点实践方法里氏替换原则定义与概述里氏替换原则（LSP）是指子类应当可以替换其父类并出现在父类原本所在的位置，且不会导致程序错误或产生异常行为。优点实践方法增强程序的替换性和灵活性，提高代码的重用率。确保子类与父类之间的关系满足IS-A关系；子类不应改变父类的原有功能，而是对父类功能进行扩展或增强。依赖倒置原则（DIP）是指高层模块不应该依赖于低层模块，二者都应该依赖于抽象。定义与概述降低模块间的耦合度，提高系统的稳定性和可维护性。优点通过接口或抽象类实现高层模块与低层模块之间的解耦；遵循里氏替换原则，确保抽象层的稳定性。实践方法依赖倒置原则定义与概述接口隔离原则（ISP）是指使用多个专门的接口比使用一个通用的接口更好，即接口应该小而专，只包含客户端需要的方法。优点实践方法接口隔离原则提高接口的可用性和灵活性，减少接口之间的依赖和冲突。根据客户端的需求划分接口，确保每个接口只包含客户端需要的方法；使用接口隔离原则，将大接口拆分成多个小接口。03创建型设计模式简单工厂模式简单工厂模式是属于创建型模式，又叫做静态工厂方法（StaticFactoryMethod）模式，但不属于23种GOF设计模式之一。定义由一个工厂对象决定创建某一种产品对象类的实例，用来代替直接调用类的构造函数。工厂类集中了所有产品创建的逻辑，职责过重，当产品种类较多时，工厂类会变得非常复杂。特点实现了对象的创建和对象的使用的分离，降低了系统的耦合度。优点01020403缺点工厂方法模式是设计模式中的创建型模式，用来定义一个创建对象的接口，但让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使类的实例化延迟到其子类，实现了类的单一职责，遵循了开放-封闭原则。增强了系统的扩展性，降低了类的耦合度，使得系统更加灵活和易于维护。需要额外的代码来定义工厂类和子类，增加了系统的复杂度。工厂方法模式定义特点优点缺点抽象工厂模式定义01抽象工厂模式（AbstractFactoryPattern）是设计模式中的创建型模式，用于产品族的构建。特点02提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。优点03分离了具体的类，使得系统更加灵活和易于扩展；增强了系统的稳定性，当产品族中的某个产品发生变化时，只需修改相应的工厂类即可。缺点04增加了系统的复杂度，需要额外的代码来定义抽象类和工厂类。定义建造者模式是设计模式的一种，将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。提高了系统的可扩展性和可维护性，使得系统的构建更加灵活和可控。通过多个简单的对象一步一步创建复杂的对象，允许用户只指定创建类型而无需关注创建过程。增加了系统的复杂度，需要额外的代码来定义建造者类和具体产品类。建造者模式特点优点缺点原型模式定义原型模式是指通过复制（拷贝）现有对象来创建新的对象，而不是通过类实例化来创建对象。特点通过原型对象来创建新的对象，减少了类的加载时间，提高了对象的创建效率。优点可以在运行时动态地创建和修改对象，提高了系统的灵活性和可扩展性。缺点需要实现克隆方法，可能会带来一定的性能开销和安全性问题。定义单例模式，属于创建类型的一种常用的软件设计模式。通过单例模式的方法创建的类在当前进程中只有一个实例（根据需要，也有可能一个线程中属于单例）。优点实现了对唯一实例的受控访问，节省了系统资源，提高了系统的性能和稳定性。特点确保某个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。缺点增加了系统的复杂度，单例类的职责过重，可能会违背单一职责原则。单例模式04结构型设计模式定义适配器模式是一种计算机编程模式，将一个类的接口适配成用户所期待的，使原本因接口不兼容而不能在一起工作的类可以合作。适配器模式01主要类型类适配器、对象适配器、接口适配器。02适用场景需要复用现有类，但现有类接口与目标接口不兼容的情况。03优点提高类的复用性和灵活性，遵循面向对象设计原则。04桥接模式是一种对象结构型模式，将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。抽象类、实现类、桥接接口。需要分离抽象部分和实现部分，或需要进行多维度解耦的场景。提高代码的可扩展性和可维护性。桥接模式定义结构适用场景优点组合模式定义组合模式是一种结构型设计模式，可以将对象组合成树形结构来表示“部分-整体”的层次结构。组件树形结构、父节点、子节点。适用场景当需要表示对象的部分-整体层次结构时，或需要递归地处理对象时。优点简化客户端代码，提高代码的可读性和可维护性。装饰器模式定义装饰器模式是一种动态地扩展对象功能的模式，通过创建一个包装对象来包裹真实的对象。02040301适用场景需要动态地扩展对象的功能，且不想改变原有类的代码。组件装饰器、具体装饰器、被装饰对象。优点增强代码的灵活性和可扩展性，遵循面向对象设计原则。外观模式定义外观模式是一种通过为子系统中的一组接口提供一个统一的入口，来简化复杂系统的方法。结构外观类、子系统类。适用场景当系统过于复杂，需要简化客户端对系统的使用时。优点降低系统的复杂性，提高客户端的易用性。享元模式定义享元模式是一种使用共享对象来尽可能减少内存使用量的设计模式。组件享元对象、享元工厂。适用场景存在大量细粒度对象，且这些对象大部分状态都可以共享时。优点减少内存使用，提高系统性能。定义代理模式是一种通过代理对象来控制对原对象的访问的模式。代理模式01组件代理类、实际类。02适用场景当需要控制对某个对象的访问，或需要提供一个中间层来处理请求时。03优点增强代码的灵活性和可扩展性，提高安全性。0405行为型设计模式职责链模式职责链模式是一种行为设计模式，它使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。职责链模式定义降低耦合度、提高灵活性、增强可扩展性。有多个对象可以处理一个请求，且具体处理对象不确定的情况。职责链模式的优点过多处理请求可能导致性能下降，调试和维护困难。职责链模式的缺点01020403职责链模式的应用场景命令模式定义命令模式是一种行为设计模式，它将请求封装为对象，从而使你可以用不同的请求对客户端进行参数化、对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。命令模式的缺点增加系统复杂性、可能导致命令类膨胀。命令模式的应用场景需要对请求进行排队、记录日志、撤销/重做操作的场景。命令模式的优点降低系统耦合度、扩展性强、易于实现命令的撤销与重做。命令模式解释器模式的优点易于修改和扩展文法、实现简单。解释器模式的应用场景适用于简单语言的解释或实现、表达式求值等场景。解释器模式的缺点执行效率较低、难以维护复杂的文法。解释器模式定义解释器模式是一种行为设计模式，它给定一个语言，并定义它的文法表示，并定义一个解释器，用它来解释语言中的句子。解释器模式迭代器模式迭代器模式定义01迭代器模式是一种行为设计模式，它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。迭代器模式的优点02提供统一的遍历方式、增强聚合类的复用性。迭代器模式的缺点03增加类的复杂性、灵活性差。迭代器模式的应用场景04需要遍历聚合对象的场景，如集合、列表等。中介者模式定义中介者模式是一种行为设计模式，它用一个中介对象来封装一系列对象的交互，使原有对象彼此松耦合。中介者模式的缺点中介者类过于复杂、难以维护。中介者模式的应用场景多个对象之间存在复杂的交互关系，且这些对象彼此依赖的情况。中介者模式的优点降低对象间的耦合度、提高系统的灵活性。中介者模式01020304备忘录模式备忘录模式是一种行为设计模式，它在不破坏封装的前提下，捕获和保存一个对象的内部状态，以便以后恢复到这个状态。备忘录模式定义保持对象的封装性、提供回滚功能。备忘录模式的优点需要提供回滚功能的场景，如撤销/重做操作、历史记录等。备忘录模式的应用场景消耗资源、可能难以保证备忘录状态的完整性。备忘录模式的缺点02040103观察者模式定义观察者模式是一种行为设计模式，它定义对象间的一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。观察者模式的缺点可能导致不必要的更新、难以调试和维护。观察者模式的优点降低耦合度、提高响应速度、实现广播式通信。观察者模式的应用场景事件驱动的场景、跨系统的消息传递等。观察者模式状态模式定义状态模式的缺点状态模式的优点状态模式的应用场景状态模式是一种行为设计模式，它允许对象在内部状态改变时改变它的行为，这些对象看起来好像修改了它的类。增加类的数量、状态转换较为复杂。避免了庞大的条件分支、提高了代码的可维护性。对象的行为依赖于它的状态，且状态的数量较多、切换频繁的场景。状态模式策略模式的应用场景多种算法可供选择、算法需要独立变化的场景。策略模式定义策略模式是一种行为设计模式，它定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的变化不会影响使用算法的客户。策略模式的优点提高算法的可维护性、增强系统的灵活性、易于扩展。策略模式的缺点增加类的数量、算法选择困难。策略模式模板方法模式的优点提高代码复用性、增强系统的扩展性。模板方法模式的应用场景算法的核心步骤固定不变，但具体实现因情况而异的场景。模板方法模式的缺点算法骨架不易修改、子类实现较为困难。模板方法模式定义模板方法模式是一种行为设计模式，它定义了一个算法的框架，将算法的一部分步骤延迟到子类中实现。模板方法模式访问者模式访问者模式定义01访问者模式是一种行为设计模式，它分离对象数据结构与行为，使得多个访问者可以作用于对象数据结构，而不修改其结构。访问者模式的优点02增加新的操作容易、符合单一职责原则。访问者模式的缺点03访问者类过于复杂、破坏封装性。访问者模式的应用场景04数据结构相对稳定、操作易于分离的场景，如复杂对象结构的遍历、操作等。06设计模式应用与实践设计模式的选择与使用根据项目需求选择根据项目的实际需求和场景，选择最适合的设计模式。遵循设计模式原则遵循设计模式的基本原则，如单一职责原则、开放封闭原则等。团队协作在团队中推广设计模式，统一大家的编程风格，提高代码可读性。避免过度使用不要为了使用设计模式而过度设计，增加不必要的复杂度。提高代码复用性通过设计模式，可以快速复用已有的代码，提高开发效率。降低代码耦合度设计模式可以帮助我们降低代码之间的耦合度，使代码更加灵活。提升代码质量使用设计模式可以使代码更加清晰、易读、易维护。应对需求变化设计模式可以帮助我们更好地应对需求变化，减少代码重构成本。设计模式在软件开发中的应用设计模式的优化与改进识别模式过度使用发现过度使用或滥用设计模式的地方，进行优化和改进。融合多种模式将多种设计模式融合使用，以发挥各自的优势，更好地解决问题。定制