介绍

什么是设计模式

每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动”。 ——Christopher Alexander

软件设计复杂的根本原因

变化：客户需求的变化、技术平台的变化、开发团队的变化、市场环境的变化……

如何解决复杂性？

• 分解

  • 人们面对复杂性有一个常见的做法：即分而治之，将大问题分解为多个小问题，将复杂问题分解为多个简单问题

• 抽象

  • 更高层次来讲，人们处理复杂性有一个通用的技术，即抽象。由于不能掌握全部的复杂对象，我们选择忽视它的非本质细节，而去处理泛化和理想化了的对象模型。

软件设计的目标

软件设计的金科玉律：复用！

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面向对象设计原则

为什么要面向对象设计？

变化是复用的天敌！

面向对象设计的最大优势在于：抵御变化！

重新认识面向对象

• 理解隔离变化
  • 从宏观层面来看，面向对象的构建方法更能适应软件的变化，能将变化所带来的影响降到最低。
• 各司其职
  • 从围观层面来看，面向对象的方式更强调各个类的“责任”
  • 由于需求变化导致的新增类型不应该影响原来类型的实现——是所谓各司其职
• 对象是什么？
  • 从语言实现层面来看，对象封装了代码和数据。
  • 从规格层面讲，对象是一系列可被使用的公共接口。
  • 从概念层面讲，对象是某种具有责任的抽象。

面向对象设计原则

依赖倒置原则（DIP）

• 高层模块（稳定）不应该依赖底低层模块（变化），二者都应该依赖于抽象（稳定）。
• 抽象（稳定）不应该依赖于实现细节（变化），实现细节应该依赖于抽象（稳定）。

开放封闭原则（OCP）

• 对扩展开放，对更改封闭。
• 类模块应该是可扩展的，但是不可修改。

单一职责原则（SRP）

• 一个类应该仅有一个引起它变化的原因。
• 变化的方向隐含着类的责任。

Liskov 替换原则（LSP）

• 子类必须能够替换它们的基类（IS-A）。
• 继承表达类型抽象。

接口隔离原则（ISP）

• 不应该强迫客户程序依赖它们不用的方法。
• 接口应该小而完备。

优先使用对象组合，而不是类继承

• 类继承通常为”白箱复用“，对象组合通常为”黑箱复用“
• 继承在某种程度上破坏了封装性，子类父类耦合度高。
• 而对象组合则只要求被组合的对象具有良好定义的接口，耦合度低。

封装变化点

• 使用封装来创建对象之间的分界点，让设计者可以在分界层的一侧进行修改，而不会对另一侧产生不良的影响，从而实现层次间的松耦合。

  低级封装理解：数据和代码的封装。

  高级封装理解：封装变化点——一侧稳定一侧变化。

针对接口编程，而不是针对实现编程

• 不将变量类型声明为某个具体的实现类，而是声明为某个接口。
• 客户程序无需获知对象的具体类型，只需要知道对象所具有的接口。
• 减少系统中各部分的依赖关系，从而实现“高内聚、松耦合”的类型设计方案。

vector<Shape*> 比 vector<Line>, vector<Rectangle> 更好。

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设计模式分类

GOF-23 模式分类

• 从目的来看：
  • 创建型（Creational）模式：将对象的部分创建工作延迟到子类或其他对象，从而应对需求变化为对象创建时具体类型实现引来的冲击。
  • 结构型（Structural）模式：通过类继承或者对象组合获得更灵活的结构，从而应对需求变化为对象的结构带来的冲击。
  • 行为型（Behavioral）模式：通过类继承或者对象组合来划分类与对象间的职责，从而应对需求变化为多个交互的对象带来的冲击。
• 从范围来看：
  • 类模式处理类与子类的静态关系。
  • 对象模式处理对象间的动态关系。

从封装变化角度对模式分类

重构

Refactoring to Patterns

• 面向对象设计模式是“好的面向对象设计”，所谓“好的面向对象设计”是指那么可以满足“应对变化，提高复用”的设计。
• 现代软件设计的特征是“需求的频繁变化”。设计模式的要点是“寻找变化点，然后在变化点处应用设计模式，从而更好地应对需求的变化”。“什么时候、什么地点应用设计模式”比“理解设计模式结构本身”更为重要。
• 设计模式的应用不宜先入为主，一上来就使用设计模式是对设计模式的最大误用。没有一步到位的设计模式。敏捷软件开发实践提倡的“Refactoring to Patterns"是目前普遍公认的最好的使用设计模式的方法。

重构关键技法

• 静态 → 动态
• 早绑定 → 晚绑定
• 继承 → 组合
• 编译时依赖 → 运行时依赖
• 紧耦合 → 松耦合