C++设计模式(转)
在簡(jiǎn)書看到CharlesW同學(xué)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式的筆記,感覺(jué)很有意思(單身狗的妄想),轉(zhuǎn)載下。
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好的軟件設(shè)計(jì)是多用代碼復(fù)用,但實(shí)際設(shè)計(jì)中卻要遇到許多變化,而變化是復(fù)用的天敵。為了能夠盡量減少變化所帶來(lái)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性,軟件設(shè)計(jì)常常使用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)。
重新認(rèn)識(shí)面向?qū)ο?/span>
- 理解隔離變化
從宏觀層面來(lái)看,面向?qū)ο蟮臉?gòu)建方式更能適應(yīng)軟件的變化,能將變化所帶來(lái)的影響減為最小 - 各司其職
從微觀層面來(lái)看,面向?qū)ο蟮姆绞礁鼜?qiáng)調(diào)各個(gè)類的“責(zé)任”
由于需求變化導(dǎo)致的新增類型不應(yīng)該影響原來(lái)類型的實(shí)現(xiàn)——是所謂各司其職 - 對(duì)象是什么?
從語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)層面來(lái)看,對(duì)象封裝了代碼和數(shù)據(jù)。
從規(guī)格層面講,對(duì)象是一系列可被使用的公共接口。
從概念層面講,對(duì)象是某種擁有責(zé)任的抽象。
面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的八個(gè)原則
高層模塊(穩(wěn)定)不應(yīng)該依賴于低層模塊(變化),二者都應(yīng)該依賴于抽象(穩(wěn)定)。
抽象(穩(wěn)定)不應(yīng)該依賴于實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)(變化),實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)應(yīng)該依賴于抽象(穩(wěn)定)。
對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放,對(duì)更改封閉。
類模塊應(yīng)該是可擴(kuò)展的,但是不可修改。
一個(gè)類應(yīng)該僅有一個(gè)引起它變化的原因。
變化的方向隱含著類的責(zé)任。
子類必須能夠替換它們的基類(is-a)。
繼承表達(dá)類型抽象。
不應(yīng)該強(qiáng)迫客戶程序依賴它們不用的方法。
接口應(yīng)該小而完備。
類繼承通常為“白箱復(fù)用”,對(duì)象組合通常為“黑箱復(fù)用”。
繼承在某種程度上破壞了封裝性,子類父類耦合度高。
而對(duì)象組合則只要求被組合的對(duì)象具有良好定義的接口,耦合度低。
使用封裝來(lái)創(chuàng)建對(duì)象之間的分界層,讓設(shè)計(jì)者可以在分界層的一側(cè)進(jìn)行修改,而不會(huì)對(duì)另一側(cè)產(chǎn)生不良的影響,從而實(shí)現(xiàn)層次間的松耦合。
不將變量類型聲明為某個(gè)特定的具體類,而是聲明為某個(gè)接口。
客戶程序無(wú)需獲知對(duì)象的具體類型,只需要知道對(duì)象所具有的接口。
減少系統(tǒng)中各部分的依賴關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)“高內(nèi)聚、松耦合”的類型設(shè)計(jì)方案。
《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》(即《設(shè)計(jì)模式》),由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 合著(Addison-Wesley,1995)。這幾位作者常被稱為"四人組(Gang of Four)",而這本書也就被稱為"四人組(或 GoF)"書。在《設(shè)計(jì)模式》這本書的最大部分是一個(gè)目錄,該目錄列舉并描述了 23 種設(shè)計(jì)模式。
GoF-23模式分類
- 從目的來(lái)看:
創(chuàng)建型(Creational)模式:將對(duì)象的部分創(chuàng)建工作延遲到子類或者其他對(duì)象,從而應(yīng)對(duì)需求變化為對(duì)象創(chuàng)建時(shí)具體類型實(shí)現(xiàn)引來(lái)的沖擊。
結(jié)構(gòu)型(Structural)模式:通過(guò)類繼承或者對(duì)象組合獲得更靈活的結(jié)構(gòu),從而應(yīng)對(duì)需求變化為對(duì)象的結(jié)構(gòu)帶來(lái)的沖擊。
行為型(Behavioral)模式:通過(guò)類繼承或者對(duì)象組合來(lái)劃分類與對(duì)象間的職責(zé),從而應(yīng)對(duì)需求變化為多個(gè)交互的對(duì)象帶來(lái)的沖擊。 - 從范圍來(lái)看:
類模式處理類與子類的靜態(tài)關(guān)系。
對(duì)象模式處理對(duì)象間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。 - 從封裝變化角度對(duì)模式分類
組件協(xié)作:
Template Method、Strategy、Observer/Event
單一職責(zé):
Decorator、Bridge
對(duì)象創(chuàng)建:
Factory Method、Abstract Factory、Prototype、Builder
對(duì)象性能:
Singleton、Flyweight
接口隔離:
Facade、Proxy、Mediator、Adapter
狀態(tài)變化:
Memento、State
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):
Composite、Iterator、Chain of Resposibility
行為變化:
Command、Visitor
領(lǐng)域問(wèn)題:
interpreter
GoF表面上好像也是一種具體的"技術(shù)",而且新的設(shè)計(jì)模式不斷在出現(xiàn),設(shè)計(jì)模式自有其自己的發(fā)展軌道,實(shí)際上,GoF并不是一種具體"技術(shù)",它講述的是思想,它不僅僅展示了接口或抽象類在實(shí)際案例中的靈活應(yīng)用和智慧,讓你能夠真正掌握接口或抽象類的應(yīng)用,從而在原來(lái)的基礎(chǔ)上躍進(jìn)一步,更重要的是,GoF反復(fù)向你強(qiáng)調(diào)一個(gè)宗旨:要讓你的程序盡可能的可重用。
這其實(shí)在向一個(gè)極限挑戰(zhàn):軟件需求變幻無(wú)窮,計(jì)劃沒(méi)有變化快,但是我們還是要尋找出不變的東西,并將它和變化的東西分離開(kāi)來(lái),這需要非常的智慧和經(jīng)驗(yàn)。
重構(gòu)獲得模式(Refacroring to Patterns)
面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式是“好的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)”,所謂“好的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)”是指那些可以滿足“應(yīng)對(duì)變化,提高復(fù)用”的設(shè)計(jì)。
現(xiàn)代軟件設(shè)計(jì)的特征是“需求的頻繁變化”。設(shè)計(jì)模式的要點(diǎn)是“尋找變化點(diǎn),然后在變化點(diǎn)處應(yīng)用設(shè)計(jì)模式,從而更好地應(yīng)對(duì)需求的變化”?!笆裁磿r(shí)候、什么地點(diǎn)應(yīng)用設(shè)計(jì)模式”比“理解設(shè)計(jì)模式結(jié)構(gòu)本身”更為重要。
設(shè)計(jì)模式的應(yīng)用不宜先入為主,一上來(lái)就使用設(shè)計(jì)模式是對(duì)設(shè)計(jì)模式的最大誤用。沒(méi)有一步到位的設(shè)計(jì)模式?!癛efacroring to Patterns”是目前普遍公認(rèn)的最好的使用設(shè)計(jì)模式的方法。
以上內(nèi)容是課上對(duì)設(shè)計(jì)模式的概要。作為初學(xué)者我還需要進(jìn)一步理解和運(yùn)用這些設(shè)計(jì)模式。下面是我從百度百科上找到的關(guān)于23種設(shè)計(jì)模式的有趣見(jiàn)解,有很好的啟發(fā)作用。
創(chuàng)建型模式
抽象工廠模式:客戶類和工廠類分開(kāi)。消費(fèi)者任何時(shí)候需要某套產(chǎn)品集合時(shí),只需向抽象工廠請(qǐng)求即可。抽象工廠會(huì)再向具體的工廠生產(chǎn)出符合產(chǎn)品集規(guī)格的產(chǎn)品.
建造模式:將產(chǎn)品的內(nèi)部表象和產(chǎn)品的生成過(guò)程分割開(kāi)來(lái),從而使一個(gè)建造過(guò)程生成具有不同的內(nèi)部表象的產(chǎn)品對(duì)象。建造模式使得產(chǎn)品內(nèi)部表象可以獨(dú)立的變化,客戶不必知道產(chǎn)品內(nèi)部組成的細(xì)節(jié)。建造模式可以強(qiáng)制實(shí)行一種分步驟進(jìn)行的建造過(guò)程。
工廠方法模式:核心工廠類不再負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建,而是將具體創(chuàng)建的工作交給子類去做,成為一個(gè)抽象工廠角色,僅負(fù)責(zé)給出具體工廠類必須實(shí)現(xiàn)的接口,而不接觸哪一個(gè)產(chǎn)品類應(yīng)當(dāng)被實(shí)例化這種細(xì)節(jié)。
原始模型模式:通過(guò)給出一個(gè)原型對(duì)象來(lái)指明所要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象的類型,然后用復(fù)制這個(gè)原型對(duì)象的方法創(chuàng)建出更多同類型的對(duì)象。原始模型模式允許動(dòng)態(tài)的增加或減少產(chǎn)品類,產(chǎn)品類不需要非得有任何事先確定的等級(jí)結(jié)構(gòu),原始模型模式適用于任何的等級(jí)結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是每一個(gè)類都必須配備一個(gè)克隆方法。
單例模式:單例模式確保某一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例,而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例單例模式。單例模式只應(yīng)在有真正的“單一實(shí)例”的需求時(shí)才可使用。
結(jié)構(gòu)型模式
適配器(變壓器)模式:把一個(gè)類的接口變換成客戶端所期待的另一種接口,從而使原本因接口原因不匹配而無(wú)法一起工作的兩個(gè)類能夠一起工作。適配類可以根據(jù)參數(shù)返還一個(gè)合適的實(shí)例給客戶端。
橋梁模式:將抽象化與實(shí)現(xiàn)化脫耦,使得二者可以獨(dú)立的變化,也就是說(shuō)將他們之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)變成弱關(guān)聯(lián),也就是指在一個(gè)軟件系統(tǒng)的抽象化和實(shí)現(xiàn)化之間使用組合/聚合關(guān)系而不是繼承關(guān)系,從而使兩者可以獨(dú)立的變化。
合成模式:合成模式將對(duì)象組織到樹結(jié)構(gòu)中,可以用來(lái)描述整體與部分的關(guān)系。合成模式就是一個(gè)處理對(duì)象的樹結(jié)構(gòu)的模式。合成模式把部分與整體的關(guān)系用樹結(jié)構(gòu)表示出來(lái)。合成模式使得客戶端把一個(gè)個(gè)單獨(dú)的成分對(duì)象和由他們復(fù)合而成的合成對(duì)象同等看待。
裝飾模式:裝飾模式以對(duì)客戶端透明的方式擴(kuò)展對(duì)象的功能,是繼承關(guān)系的一個(gè)替代方案,提供比繼承更多的靈活性。動(dòng)態(tài)給一個(gè)對(duì)象增加功能,這些功能可以再動(dòng)態(tài)的撤消。增加由一些基本功能的排列組合而產(chǎn)生的非常大量的功能。
門面模式:外部與一個(gè)子系統(tǒng)的通信必須通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的門面對(duì)象進(jìn)行。門面模式提供一個(gè)高層次的接口,使得子系統(tǒng)更易于使用。每一個(gè)子系統(tǒng)只有一個(gè)門面類,而且此門面類只有一個(gè)實(shí)例,也就是說(shuō)它是一個(gè)單例模式。但整個(gè)系統(tǒng)可以有多個(gè)門面類。
享元模式:FLYWEIGHT在拳擊比賽中指最輕量級(jí)。享元模式以共享的方式高效的支持大量的細(xì)粒度對(duì)象。享元模式能做到共享的關(guān)鍵是區(qū)分內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)和外蘊(yùn)狀態(tài)。內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)存儲(chǔ)在享元內(nèi)部,不會(huì)隨環(huán)境的改變而有所不同。外蘊(yùn)狀態(tài)是隨環(huán)境的改變而改變的。外蘊(yùn)狀態(tài)不能影響內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài),它們是相互獨(dú)立的。將可以共享的狀態(tài)和不可以共享的狀態(tài)從常規(guī)類中區(qū)分開(kāi)來(lái),將不可以共享的狀態(tài)從類里剔除出去??蛻舳瞬豢梢灾苯觿?chuàng)建被共享的對(duì)象,而應(yīng)當(dāng)使用一個(gè)工廠對(duì)象負(fù)責(zé)創(chuàng)建被共享的對(duì)象。享元模式大幅度的降低內(nèi)存中對(duì)象的數(shù)量。
代理模式:代理模式給某一個(gè)對(duì)象提供一個(gè)代理對(duì)象,并由代理對(duì)象控制對(duì)源對(duì)象的引用。代理就是一個(gè)人或一個(gè)機(jī)構(gòu)代表另一個(gè)人或者一個(gè)機(jī)構(gòu)采取行動(dòng)。某些情況下,客戶不想或者不能夠直接引用一個(gè)對(duì)象,代理對(duì)象可以在客戶和目標(biāo)對(duì)象直接起到中介的作用??蛻舳朔直娌怀龃碇黝}對(duì)象與真實(shí)主題對(duì)象。代理模式可以并不知道真正的被代理對(duì)象,而僅僅持有一個(gè)被代理對(duì)象的接口,這時(shí)候代理對(duì)象不能夠創(chuàng)建被代理對(duì)象,被代理對(duì)象必須有系統(tǒng)的其他角色代為創(chuàng)建并傳入。
行為模式
責(zé)任鏈模式:在責(zé)任鏈模式中,很多對(duì)象由每一個(gè)對(duì)象對(duì)其下家的引用而接
起來(lái)形成一條鏈。請(qǐng)求在這個(gè)鏈上傳遞,直到鏈上的某一個(gè)對(duì)象決定處理此請(qǐng)求??蛻舨⒉恢梨溕系哪囊粋€(gè)對(duì)象最終處理這個(gè)請(qǐng)求,系統(tǒng)可以在不影響客戶端的情況下動(dòng)態(tài)的重新組織鏈和分配責(zé)任。處理者有兩個(gè)選擇:承擔(dān)責(zé)任或者把責(zé)任推給下家。一個(gè)請(qǐng)求可以最終不被任何接收端對(duì)象所接受。
命令模式:命令模式把一個(gè)請(qǐng)求或者操作封裝到一個(gè)對(duì)象中。命令模式把發(fā)出命令的責(zé)任和執(zhí)行命令的責(zé)任分割開(kāi),委派給不同的對(duì)象。命令模式允許請(qǐng)求的一方和發(fā)送的一方獨(dú)立開(kāi)來(lái),使得請(qǐng)求的一方不必知道接收請(qǐng)求的一方的接口,更不必知道請(qǐng)求是怎么被接收,以及操作是否執(zhí)行,何時(shí)被執(zhí)行以及是怎么被執(zhí)行的。系統(tǒng)支持命令的撤消。
解釋器模式:給定一個(gè)語(yǔ)言后,解釋器模式可以定義出其文法的一種表示,并同時(shí)提供一個(gè)解釋器??蛻舳丝梢允褂眠@個(gè)解釋器來(lái)解釋這個(gè)語(yǔ)言中的句子。解釋器模式將描述怎樣在有了一個(gè)簡(jiǎn)單的文法后,使用模式設(shè)計(jì)解釋這些語(yǔ)句。在解釋器模式里面提到的語(yǔ)言是指任何解釋器對(duì)象能夠解釋的任何組合。在解釋器模式中需要定義一個(gè)代表文法的命令類的等級(jí)結(jié)構(gòu),也就是一系列的組合規(guī)則。每一個(gè)命令對(duì)象都有一個(gè)解釋方法,代表對(duì)命令對(duì)象的解釋。命令對(duì)象的等級(jí)結(jié)構(gòu)中的對(duì)象的任何排列組合都是一個(gè)語(yǔ)言。
Mary:“想要我跟你結(jié)婚,得答應(yīng)我的條件”
我:“什么條件我都答應(yīng),你說(shuō)吧”
Mary:“我看上了那個(gè)一克拉的鉆石”
我:“我買,我買,還有嗎?”
Mary:“我看上了湖邊的那棟別墅”
我:“我買,我買,還有嗎?”
……
迭代子模式:迭代子模式可以順序訪問(wèn)一個(gè)聚集中的元素而不必暴露聚集的內(nèi)部表象。多個(gè)對(duì)象聚在一起形成的總體稱之為聚集,聚集對(duì)象是能夠包容一組對(duì)象的容器對(duì)象。迭代子模式將迭代邏輯封裝到一個(gè)獨(dú)立的子對(duì)象中,從而與聚集本身隔開(kāi)。迭代子模式簡(jiǎn)化了聚集的界面。每一個(gè)聚集對(duì)象都可以有一個(gè)或一個(gè)以上的迭代子對(duì)象,每一個(gè)迭代子的迭代狀態(tài)可以是彼此獨(dú)立的。迭代算法可以獨(dú)立于聚集角色變化。
調(diào)停者模式:調(diào)停者模式包裝了一系列對(duì)象相互作用的方式,使得這些對(duì)象不必相互明顯作用。從而使他們可以松散偶合。當(dāng)某些對(duì)象之間的作用發(fā)生改變時(shí),不會(huì)立即影響其他的一些對(duì)象之間的作用。保證這些作用可以彼此獨(dú)立的變化。調(diào)停者模式將多對(duì)多的相互作用轉(zhuǎn)化為一對(duì)多的相互作用。調(diào)停者模式將對(duì)象的行為和協(xié)作抽象化,把對(duì)象在小尺度的行為上與其他對(duì)象的相互作用分開(kāi)處理。
備忘錄模式:備忘錄對(duì)象是一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)另外一個(gè)對(duì)象內(nèi)部狀態(tài)的快照的對(duì)象。備忘錄模式的用意是在不破壞封裝的條件下,將一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)捉住,并外部化,存儲(chǔ)起來(lái),從而可以在將來(lái)合適的時(shí)候把這個(gè)對(duì)象還原到存儲(chǔ)起來(lái)的狀態(tài)。
觀察者模式:觀察者模式定義了一種一對(duì)多的依賴關(guān)系,讓多個(gè)觀察者對(duì)象同時(shí)監(jiān)聽(tīng)某一個(gè)主題對(duì)象。這個(gè)主題對(duì)象在狀態(tài)上發(fā)生變化時(shí),會(huì)通知所有觀察者對(duì)象,使他們能夠自動(dòng)更新自己。
狀態(tài)模式:狀態(tài)模式允許一個(gè)對(duì)象在其內(nèi)部狀態(tài)改變的時(shí)候改變行為。這個(gè)對(duì)象看上去象是改變了它的類一樣。狀態(tài)模式把所研究的對(duì)象的行為包裝在不同的狀態(tài)對(duì)象里,每一個(gè)狀態(tài)對(duì)象都屬于一個(gè)抽象狀態(tài)類的一個(gè)子類。狀態(tài)模式的意圖是讓一個(gè)對(duì)象在其內(nèi)部狀態(tài)改變的時(shí)候,其行為也隨之改變。狀態(tài)模式需要對(duì)每一個(gè)系統(tǒng)可能取得的狀態(tài)創(chuàng)立一個(gè)狀態(tài)類的子類。當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變化時(shí),系統(tǒng)便改變所選的子類。
策略模式:策略模式針對(duì)一組算法,將每一個(gè)算法封裝到具有共同接口的獨(dú)立的類中,從而使得它們可以相互替換。策略模式使得算法可以在不影響到客戶端的情況下發(fā)生變化。策略模式把行為和環(huán)境分開(kāi)。環(huán)境類負(fù)責(zé)維持和查詢行為類,各種算法在具體的策略類中提供。由于算法和環(huán)境獨(dú)立開(kāi)來(lái),算法的增減,修改都不會(huì)影響到環(huán)境和客戶端。
模板方法模式:模板方法模式準(zhǔn)備一個(gè)抽象類,將部分邏輯以具體方法以及具體構(gòu)造子的形式實(shí)現(xiàn),然后聲明一些抽象方法來(lái)迫使子類實(shí)現(xiàn)剩余的邏輯。不同的子類可以以不同的方式實(shí)現(xiàn)這些抽象方法,從而對(duì)剩余的邏輯有不同的實(shí)現(xiàn)。先制定一個(gè)頂級(jí)邏輯框架,而將邏輯的細(xì)節(jié)留給具體的子類去實(shí)現(xiàn)。
訪問(wèn)者模式:訪問(wèn)者模式的目的是封裝一些施加于某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)元素之上的操作。一旦這些操作需要修改的話,接受這個(gè)操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以保持不變。訪問(wèn)者模式適用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相對(duì)未定的系統(tǒng),它把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和作用于結(jié)構(gòu)上的操作之間的耦合解脫開(kāi),使得操作集合可以相對(duì)自由的演化。訪問(wèn)者模式使得增加新的操作變的很容易,就是增加一個(gè)新的訪問(wèn)者類。訪問(wèn)者模式將有關(guān)的行為集中到一個(gè)訪問(wèn)者對(duì)象中,而不是分散到一個(gè)個(gè)的節(jié)點(diǎn)類中。當(dāng)使用訪問(wèn)者模式時(shí),要將盡可能多的對(duì)象瀏覽邏輯放在訪問(wèn)者類中,而不是放到它的子類中。訪問(wèn)者模式可以跨過(guò)幾個(gè)類的等級(jí)結(jié)構(gòu)訪問(wèn)屬于不同的等級(jí)結(jié)構(gòu)的成員類。
作者:CharlesW
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《新程序員》:云原生和全面數(shù)字化實(shí)踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作,文字、視頻、音頻交互閱讀總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的C++设计模式(转)的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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