### 设计模式——可复用面向对象软件的基础 #### 知识点概览 1. **设计模式的概念与意义** 2. **设计模式在软件工程中的应用** 3. **常见设计模式分类及其特点** 4. **面向对象设计原则与设计模式的关系** #### 一、设计模式的概念与意义 设计模式是在特定情境下对问题解决方案的一种描述，它不仅描述了问题本身，还提供了该问题的上下文以及解决方案。设计模式通常包含以下三个部分： - **模式名称**：一个简短的、易于理解的名字。 - **问题**：在什么情况下适用该模式。 - **解决方案**：描述如何解决问题，并提供一种或多种实现方案。 设计模式的意义在于提供了一套标准的方法来解决常见的设计问题，提高了代码的复用性、可读性和可维护性。通过使用设计模式，开发者可以避免重复造轮子，减少开发过程中的错误，提高软件的整体质量。 #### 二、设计模式在软件工程中的应用 设计模式在软件工程中有着广泛的应用，特别是在面向对象编程中尤为重要。它可以用于以下几个方面： - **系统架构设计**：帮助设计人员更好地规划系统结构，提高系统的灵活性和扩展性。 - **模块划分**：指导模块之间的交互方式，确保模块间的松耦合。 - **代码复用**：通过封装好的设计模式，可以快速地复用已有的代码片段，提高开发效率。 - **文档编写**：设计模式的使用可以简化代码的解释，便于他人理解和维护。 #### 三、常见设计模式分类及其特点 设计模式大致可以分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。 1. **创建型模式**：关注于对象的创建机制，使系统更加灵活地选择合适的对象类型。常见的有工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式等。 - **工厂方法模式**：定义一个创建产品对象但不绑定具体类的接口，由子类决定实例化哪一个类。工厂方法让类的实例化推迟到子类。 - **单例模式**：确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。 2. **结构型模式**：涉及如何组合类或对象以获得更大的结构。常见的有适配器模式、桥接模式、装饰模式等。 - **适配器模式**：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。 - **装饰模式**：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能而言，装饰模式相比生成子类更为灵活。 3. **行为型模式**：关注于对象之间的职责分配。常见的有策略模式、命令模式、观察者模式等。 - **策略模式**：定义了一系列算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以互相替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而变化。 - **观察者模式**：定义了对象之间的一种一对多依赖关系，以便当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。 #### 四、面向对象设计原则与设计模式的关系 面向对象设计原则是面向对象设计的核心思想，它包括但不限于单一职责原则、开放封闭原则、里氏替换原则、迪米特法则等。这些原则与设计模式密切相关，设计模式实际上是遵循这些原则的具体实践之一。例如： - **单一职责原则**：一个类应该只负责一项职责。通过设计模式如代理模式、职责链模式等可以更好地实现这一原则。 - **开放封闭原则**：软件实体应该是可扩展的，但是不可修改的。通过使用工厂模式、策略模式等可以有效地支持此原则。 - **里氏替换原则**：子类必须能够替换它们的基类。在使用模板方法模式、策略模式时，特别需要注意保持接口的一致性，以满足这一原则。 设计模式作为一套经过验证的解决方案集合，在软件开发过程中扮演着重要的角色。了解并熟练掌握各种设计模式，对于提高软件的质量和开发效率具有重要意义。

书名: 设计模式可复用面向对象软件的基础 英文原书名: Design Patterns:Elements of Reusable Object-Oriented software 作者: Erich Gamma 等 译者: 李英军 马晓星 蔡敏 刘建中 书号: 7-111-07575-7 页码: 254 定价: ￥35.00 会员价: ￥31.50 币值: 315 出版日期: 2000-9-1 本书设计实例从面向对象的设计中精选出23个设计模式，总结了面向对象设计中最有价值的经验，并且用简洁可复用的形式表达出来。本书分类描述了一组设计良好，表达清楚的软件设计模式，这些模式在实用环境下有特别有用。 -------- 目 录 序言 前言 读者指南 第1章 引言 1 1.1 什么是设计模式 2 1.2 Smalltalk MVC中的设计模式 3 1.3 描述设计模式 4 1.4 设计模式的编目 5 1.5 组织编目 7 1.6 设计模式怎样解决设计问题 8 1.6.1 寻找合适的对象 8 1.6.2 决定对象的粒度 9 1.6.3 指定对象接口 9 1.6.4 描述对象的实现 10 1.6.5 运用复用机制 13 1.6.6 关联运行时刻和编译时刻的 结构 15 1.6.7 设计应支持变化 16 1.7 怎样选择设计模式 19 1.8 怎样使用设计模式 20 第2章 实例研究：设计一个文档编 辑器 22 2.1 设计问题 23 2.2 文档结构 23 2.2.1 递归组合 24 2.2.2 图元 25 2.2.3 组合模式 27 2.3 格式化 27 2.3.1 封装格式化算法 27 2.3.2 Compositor和Composition 27 2.3.3 策略模式 29 2.4 修饰用户界面 29 2.4.1 透明围栏 29 2.4.2 Monoglyph 30 2.4.3 Decorator 模式 32 2.5 支持多种视感标准 32 2.5.1 对象创建的抽象 32 2.5.2 工厂类和产品类 33 2.5.3 Abstract Factory模式 35 2.6 支持多种窗口系统 35 2.6.1 我们是否可以使用Abstract Factory 模式 35 2.6.2 封装实现依赖关系 35 2.6.3 Window和WindowImp 37 2.6.4 Bridge 模式 40 2.7 用户操作 40 2.7.1 封装一个请求 41 2.7.2 Command 类及其子类 41 2.7.3 撤消和重做 42 2.7.4 命令历史记录 42 2.7.5 Command 模式 44 2.8 拼写检查和断字处理 44 2.8.1 访问分散的信息 44 2.8.2 封装访问和遍历 45 2.8.3 Iterator类及其子类 46 2.8.4 Iterator模式 48 2.8.5 遍历和遍历过程中的动作 48 2.8.6 封装分析 48 2.8.7 Visitor 类及其子类 51 2.8.8 Visitor 模式 52 2.9 小结 53 第3章 创建型模式 54 3.1 Abstract Factory（抽象工厂）— 对象创建型模式 57 3.2 Builder（生成器）—对象创建型 模式 63 3.3 Factory Method（工厂方法）— 对象创建型模式 70 3.4 Prototype（原型）—对象创建型 模式 87 3.5 Singleton（单件）—对象创建型 模式 84 3.6 创建型模式的讨论 89 第4章 结构型模式 91 4.1 Adapter（适配器）—类对象结构型 模式 92 4.2 Bridge（桥接）—对象结构型 模式 100 4.3 Composite（组成）—对象结构型 模式 107 4.4 Decorator（装饰）—对象结构型 模式 115 4.5 FACADE（外观）—对象结构型 模式 121 4.6 Flyweight（享元）—对象结构型 模式 128 4.7 Proxy（代理）—对象结构型 模式 137 4.8 结构型模式的讨论 144 4.8.1 Adapter与Bridge 144 4.8.2 Composite、Decorator与Proxy 145 第5章 行为模式 147 5.1 CHAIN OF RESPONSIBIL ITY（职责链） —对象行为型模式 147 5.2 COMMAND（命令）—对象行为型 模式 154 5.3 INTERPRETER（解释器）—类行为型 模式 162 5.4 ITERATOR（迭代器）—对象行为型 模式 171 5.5 MEDIATOR（中介者）—对象行为型 模式 181 5.6 MEMENTO（备忘录）—对象行为型 模式 188 5.7 OBSERVER（观察者）—对象行为型 模式 194 5.8 STATE（状态）—对象行为型模式 201 5.9 STRATEGY（策略）—对象行为型 模式 208 5.10 TEMPLATE METHOD（模板方法） —类行为型模式 214 5.11 VISITOR（访问者）—对象行为型 模式 218 5.12 行为模式的讨论 228 5.12 1 封装变化 228 5.12.2 对象作为参数 228 5.12.3 通信应该被封装还是被分布 229 5.12.4 对发送者和接收者解耦 229 5.12.5 总结 231 第6章 结论 232 6.1 设计模式将带来什么 232 6.2 一套通用的设计词汇 232 6.3 书写文档和学习的辅助手段 232 6.4 现有方法的一种补充 233 6.5 重构的目标 233 6.6 本书简史 234 6.7 模式界 235 6.8 Alexander 的模式语言 235 6.9 软件中的模式 236 6.10 邀请参与 237 6.11 临别感想 237 附录A 词汇表 238 附录B 图示符号指南 241 附录C 基本类 244 参考文献 249

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设计模式可复用面向对象软件的基础

设计模式[Design_Pattern]可复用面向对象软件的基础.pdf

这本书结合设计实作例从面向对象的设计中精选出23个设计模式，总结了面向对象设计中最有价值的经验，并且用简洁可复用的形式表达出来。书中分类描述了一组设计良好、表达清楚的软件设计模式，这些模式在实用环境下特别有用。此书适合大学计算机专业的学生、研究生及相关人员参考。 书中涉及的设计模式并不描述新的或未经证实的设计，只收录了那些在不同系统中多次使用过的成功设计。

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设计模式定义 设计一个文档编辑器 创建型模式 结构型模式 行为模式 抽象工厂 生成器 工厂方法 原型 单件 适配器 桥接 组成 装饰 外观 享元 代理 命令 解释器 中介者 备忘录 观察者 策略 访问者

这本书结合设计实作例从面向对象的设计中精选出23个设计模式，总结了面向对象设计中最有价值的经验，并且用简洁可复用的形式表达出来。书中分类描述了一组设计良好、表达清楚的软件设计模式，这些模式在实用环境下特别有用。此书适合大学计算机专业的学生、研究生及相关人员参考

《设计模式:可复用面向对象软件的基础》是引导读者走出软件设计迷宫的指路明灯，凝聚了软件开发界几十年设计经验的结晶。四位顶尖的面向对象领域专家精心 选取了最具价值的设计实践，加以分类整理和命名，并用简洁而易于重用的形式表达出来。本书已经成为面向对象技术人员的圣经和词典，书中定义的23个模式逐 渐成为开发界技术交流所必备的基础知识和语汇。 目录： 序言 前言 读者指南 第一章 引言 第二章 实例研究：设计一个文档编辑器 第三章 创建型模式 第四章 结构型模式 第五章 行为模式 第六章 结论 附录A 词汇表 附录B 图示符号指南 附录C 基本类 参考文献