設計模式之總序

概述

模式是特定環境下人們解決某類重複出現問題的一套成功或有效的解決方案。

軟件模式是將模式的一般概念應用於軟件開發領域,即軟件開發的總體指導思想或參照樣板。軟件模式並非僅限於設計模式,還包括架構模式、分析模式和過程模式等。

設計模式是一套被反覆使用、多數人知曉的、經過分類編目的、代碼設計經驗的總結,使用設計模式是爲了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解並且保證代碼可靠性。

七大設計原則

1、單一職責原則(Single Responsibility Principle)

定義:一個類只負責一個功能領域中的相應職責,或者就一個類而言,應該只有一個引起它變化的原因。

一個類不能太"累"!在軟件系統中,一個類(大到模塊,小到方法)承擔的職責越多,它被複用的可能性就越小,而且一個類承擔的職責過多,就相當於將這些職責耦合在一起,當其中一個職責變化時,可能會影響其他職責的運作,因此要將這些職責進行分離,將不同的職責封裝在不同的類中,即將不同的變化原因封裝在不同的類中,如果多個職責總是同時發生改變則可將它們封裝在同一個類中。

2、開閉原則(Open-Closed Principle)

定義:軟件實體(類、模塊、函數等等)應該是可以擴展的,但是不可修改。

任何軟件都需要面臨一個很重要的問題,即它們的需求會隨時間的推移而發生變化。當軟件系統需要面對新的需求時,我們應該儘量保證系統的設計框架是穩定的。如果一個軟件設計符合開閉原則,那麼可以非常方便地對系統進行擴展,而且在擴展時無須修改現有代碼,使得系統在擁有適應性和靈活性的同時具備較好的穩定性和延續性。隨着軟件規模越來越大,軟件壽命越來越長,軟件維護成本越來越高,設計滿足開閉原則的軟件系統也變得越來越重要。

3、里氏代換原則(Liskov Substitution Principle)

定義:所有引用基類(父類)的地方必須能透明地使用其子類的對象。

一個軟件實體如果使用的是一個父類的話,那麼一定適用於其子類,而且它察覺不出父類對象和子類對象的區別。也就是說,在軟件裏面,把父類都替換成它的子類,程序行爲沒有變化。

里氏代換原則是面向對象設計的基本原則之一。 里氏代換原則中說,任何基類可以出現的地方,子類一定可以出現。LSP 是繼承複用的基石,只有當派生類可以替換掉基類,且軟件單位的功能不受到影響時,基類才能真正被複用,而派生類也能夠在基類的基礎上增加新的行爲。里氏代換原則是對開閉原則的補充。實現開閉原則的關鍵步驟就是抽象化,而基類與子類的繼承關係就是抽象化的具體實現,所以里氏代換原則是對實現抽象化的具體步驟的規範。

在軟件中將一個基類對象替換成它的子類對象,程序將不會產生任何錯誤和異常,反過來則不成立,如果一個軟件實體使用的是一個子類對象的話,那麼它不一定能夠使用基類對象。例如:我喜歡動物,那我一定喜歡狗,因爲狗是動物的子類;但是我喜歡狗,不能據此斷定我喜歡動物,因爲我並不喜歡老鼠,雖然它也是動物。

4、依賴倒轉原則(Dependence Inversion Principle)

定義:抽象不應該依賴於細節,細節應該依賴於抽象。換而言之,要針對接口編程,而不是針對實現編程。

我們在程序代碼中傳遞參數時或在關聯關係中,儘量引用層次高的抽象層類,即使用接口和抽象類進行變量類型聲明、參數類型聲明、方法返回類型聲明,以及數據類型的轉換等,而不要用具體類來做這些事情。爲了確保該原則的應用,一個具體類應當只實現接口或抽象類中聲明過的方法,而不要給出多餘的方法,否則將無法調用到在子類中增
加的新方法。

5、接口隔離原則(Interface Segregation Principle)

定義:使用多個專門的接口,而不使用單一的總接口。即客戶端不應該依賴那些它不需要的接口。

它還有另外一個意思是:降低類之間的耦合度。由此可見,其實設計模式就是從大型軟件架構出發、便於升級和維護的軟件設計思想,它強調降低依賴,降低耦合。

當一個接口太大時,我們需要將它分割成一些更細小的接口,使用該接口的客戶端僅需知道與之相關的方法即可。每一個接口應該承擔一種相對獨立的角色,不幹不該乾的事,該乾的事都要幹。

6、合成複用原則(Composite Reuse Principle)

定義:儘量使用對象組合,而不是繼承來達到複用的目的。

在一個新的對象裏通過關聯關係(包括組合關係和聚合關係)來使用一些已有的對象,使之成爲新對象的一部分;新對象通過委派調用已有對象的方法達到複用功能的目的。簡言之:複用時要儘量使用組合/聚合關係(關聯關係),少用繼承。

7、迪米特法則,又稱最少知道原則(Law of Demeter Principle)

定義:一個軟件實體應當儘可能少地與其他實體發生相互作用。

如果兩個類不必彼此直接通信,那麼這兩個類就不應當發生直接的相互作用。如果其中一個類需要調用另一個類的某一個方法的話,可以通過第三方轉發這個調用。

最少知道原則是指:一個實體應當儘量少地與其他實體之間發生相互作用,使得系統功能模塊相對獨立。

如果一個系統符合迪米特法則,那麼當其中某一個模塊發生修改時,就會盡量少地影響其他模塊,擴展會相對容易,這是對軟件實體之間通信的限制,迪米特法則要求限制軟件實體之間通信的寬度和深度。迪米特法則可降低系統的耦合度,使類與類之間保持鬆散的耦合關係。

24種設計模式,可以分爲三大類

創建型模式(Creational Patterns)

這些設計模式提供了一種在創建對象的同時隱藏創建邏輯的方式,而不是使用 new 運算符直接實例化對象。這使得程序在判斷針對某個給定實例需要創建哪些對象時更加靈活。

結構型模式(Structural Patterns)

這些設計模式關注類和對象的組合。繼承的概念被用來組合接口和定義組合對象獲得新功能的方式。

行爲型模式(Behavioral Patterns)

這些設計模式特別關注對象之間的通信。

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