装饰者模式 (Decorator Pattern)-结构型模式第一篇

本篇是结构型模式(Structural patterns)的第一篇,之所以选择Decorator模式第一个出场,是由于抓揪随机的结果。Decorator模式能够为行为带来灵活的组合,减少子类的数量,希望文章能够给大家带来一点帮助。

定义:

Decorator模式,能够将行为动态地添加到一个类型实例,而不会影响其它的实例。

解决的问题:

  1. 如何在运行时给一个对象添加新的行为
  2. 如何减少子类的数量
    1. 我们知道通过新建一个子类,也能够为类型添加新的行为,但是它存在一个明显的缺陷:随着新行为数目的不断增加,需要增加更多数目的子类,并且行为之间无法组合使用

怎么去解决:

  1. 通过定义一个接口代表原始对象本身,如IComponent
  2. 通过定义一个接口IDecorator,它继承自IComponent,同时通过组合的方式它拥有IComponent
  3. 对于IDecorator的任何请求,都会被重定向到IComponent,并且在重定向前后我们有能力添加新的行为

UML:


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原型模式(Prototype Pattern)-创建型模式第五篇

距离发布上篇软件设计模式文章《建造者模式》稍稍地已经过去两个多月,今天来谈一下第五个创建型模式,这也将是最后一个创建型模式——原型模式(Prototype Pattern)。

定义:

Prototype模式,通过将对象自身进行复制来创建新的对象。多么简单的定义,该模式也很简单。

解决的问题:

  1. 在运行时如何动态创建一个对象的副本

怎么去解决:

  1. 通过定义一个含有Clone方法的Prototype接口
  2. 具体的实现类通过继承Prototype接口来创建自身的复制品

UML:

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建造者模式(Builder Pattern)-创建型模式第四篇

也许得写一个段落放在文章的开头才会显得整篇没那么单调,我想写些什么,但指头落下的那一刻便忘了。简言之,设计模式犹如人生。好吧,也许这就算一个简单的开头,请让我们来看今天的主角,建造者模式(Builder Pattern),我不确定中文称它建造者模式是否准确,偶尔也会看到有人称其构建者或生成器模式。

定义:

Builder模式,通过将对象的构造过程与其本身分离开来,以简化复杂对象的创建过程,并且能够实现相同的构造过程可以创建不同的对象。

解决的问题:

  1. 如何通过简单的方式创建一个复杂的对象
  2. 如何通过相同的过程来创建类的不同实例

怎么去解决:

  1. 在一个独立的Builder对象中去创建和组装复杂对象的各个部分
  2. 通过对Builder的抽象,在创建复杂对象的过程中委托给具有相同接口的不同Builder实现,以达到相同的过程创建不同的对象

UML:

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单例模式(Singleton Pattern)-创建型模式第三篇

人坚持一件事情是挺难的,工作如此、生活如此、友情如此、亲情如此、爱情亦如此,如果有人能够坚持真心待你,请珍惜他或她。闲话不多说,让我们来看今天的主角,单例模式(Singleton Pattern)。

解决的问题:

  1. 如何确保一个类在应用程序生命周期中只产生一个对象。例如外观模式(Facade Pattern)往往就需要结合Singleton模式来使用,在一个应用中Facade模式通常只需存在一个实例
  2. 如何能让对象状态在整个应用程序生命周期内被使用,Singleton模式相对全局变量在某些语言中可能存在如下优势:
    • Singleton模式可以延迟初始化和内存分配,在某些语言中(比如C++)全局变量在应用程序初始化期间内存便被分配

怎么去解决:

就像其它所有模式一样,实现Singleton模式的方法也有多种,下面例举其中一种方法。

  • 通常我们可以为类定义一个公共的静态方法或属性,并在该方法或属性体中进行类的实例化,倘若发现已经存在实例化的对象,那么就直接返回这个已经存在的对象。

UML:

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抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)-创建型模式第二篇

解决的问题:

  1. 如何创建一个类,使其能够独立于它所需要的对象
  2. 如何让相关的产品对象能够一同被创建

怎么去解决:

  1. 将一系列具体对象的创建封装在单独的工厂对象里,你需要定义这个工厂的接口,然后实现这个抽象的工厂
  2. 客户端上下文在调用时,通过工厂去创建抽象的产品从而代替直接创建具体的产品对象

定义:

我想抽象工厂的核心定义是提供一个接口,用于创建一组依赖的对象(接口),并且无需指定具体的实现对象

具体的工厂决定了怎样的一系列具体对象会被创建,方法所返回的将是一个抽象的产品接口类型。在运行时上下文中,客户端将依赖于这个抽象的产品接口指针,而不用关心具体的实现提供者是什么。 Continue reading “抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)-创建型模式第二篇”

工厂方法模式(Factory Method)-创建型模式第一篇

解决的问题:

  1. 如何创建一个对象,以便子类可以重新定义要实例化的类
  2. 一个类如何将实例化延迟到子类

怎么去解决:

  1. 为创建对象定义单独的操作方法(工厂方法)
  2. 通过调用工厂方法创建对象

定义:

定义用于创建对象的接口,但让子类决定要实例化哪个类。工厂方法允许类延迟实例化它使用的子类。

创建对象通常需要复杂的过程,对象的创建可能导致代码的大量重复,可能需要构成对象无法访问的信息,可能无法提供充分的抽象级别。工厂方法模式通过定义单独的方法去创建对象来处理这些问题,然后子类可以重写以满足未来创建产品的派生类型。 Continue reading “工厂方法模式(Factory Method)-创建型模式第一篇”

《设计模式》系列序——写给未来的自己

老骥伏枥,志在千里;烈士暮年,壮心不已。

起伏间,已然离开软件行业八月有余,斯余生不知是否仍有机遇重返程序员行列,遂作《设计模式》系列以祭之。

在上世纪的经典设计模式著作《设计模式 可复用面向对象软件的基础》中将设计模式进行了3个层面的划分,它们分别是创建型设计模式(Creational patterns)、结构型设计模式(Structural patterns)和行为型设计模式(Behavioral patterns),在本系列中我也将按照这种方式去划分。至于为什么选择设计模式去纪念过去十年的编程岁月,下面是鄙人一些心得体会,与大家分享:

  • 天下武学,万变不离其宗,宗于何处?大道三千,殊途同归,归于何处?所谓模式,是对过往的继承和沉淀,从而得出的一些规律性经验。软件设计模式,也同样是前贤们在处理各种问题时所发现的一些共同的东西,这些是宝贵的经验,这些经验可以用来解决很多看起来似乎很复杂的问题,使系统变得更加健壮、易维护、可扩展。并且有意思的是这些模式不仅仅只体现在软件世界中,也是对现实世界的总结与抽象。比如中介者模式,它就像是对现实世界中中介类问题的一个抽象,你需要货,我有货,你不知道我有货,我不知道你需要货,但中介者知道我有货,也知道你需要货,中介者掌握着资源与手段,它从而肩负起你我之间沟通的能力,而你我或许永远也不知道对方。
  • 软件工程里有一个非常重要的思想叫做面向对象思想,从而扩散出很多理论和方法,比如面向对象分析OOA,面向对象设计OOD,面向对象编程OOP,然而在这世间万物中,面向对象又何止仅仅存在于软件世界,面向对象存在于真实世界的每个角落。在面向对象的世界里,万物皆为对象,对象又由二种东西来组成:属性和行为。比如鸟儿有嘴巴,所以可以吃虫,鸟儿就是对象,嘴巴就是属性,吃虫就是行为。而在设计模式的每一个角落,无不充斥着面向对象思想,没有面向对象,就不会产生设计模式。
  • 设计模式+面向对象,是最易学的,也是最难学的。在写这篇文章的时候,我接触它们也已10年,10年前我说它们就是这样,10年后我还是说它们就是这样,对于我自己来说似乎没有看到自己的成长,我非常希望能够通过书写这一系列文章,从而发现另一个自己。

下面来列一下本系列的文章大纲,总计约23篇设计模式文章,我应当每月会更新一篇,也就总计需要两年时间,希望在那最终完成时,自己还能保持着这份程序员的热情。

创建型模式,共有五篇。

结构型模式,共有七篇。

  • 桥接模式 (Bridge Pattern)
  • 适配器模式 (Adapter Pattern)
  • 装饰者模式 (Decorator Pattern)
  • 组合模式 (Composite Pattern)
  • 享元模式 (Flyweight Pattern)
  • 外观模式 (Façade Pattern)
  • 代理模式 (Proxy Pattern)

行为型模式,共有十一篇。

  • 模版方法模式(Template Method)
  • 策略模式(Strategy Pattern)
  • 状态模式(State Pattern)
  • 观察者模式(Observer Pattern)
  • 职责链模式(Chain of responsibility)
  • 命令模式(Command Pattern)
  • 中介者模式(Mediator Pattern)
  • 备忘录模式(Memento Pattern)
  • 迭代器模式(Iterator Pattern)
  • 解释器模式(Interpreter Pattern)
  • 访问者模式( Visitor Pattern)