Head First设计模式(第二版)

本文最后更新于：2023年9月17日 下午

1 设计模式介绍

设计原则：

  • 识别应用中变化的方面，把它们和不变的方面分开

    • 把会变化的部分取出并封装，这样，以后你就可以修改或扩展这个部分，而不会影响其他不需要变化的部分。

  • 针对接口编程，而不是针对实现编程。

    • “针对接口编程”真正的意思是“针对超类型编程”。

  • 优先使用组合而不是继承

策略模式(Strategy)：策略模式定义了一个算法族，分别封装起来，使得它们之间可以互相变换。策略让算法的变化独立于使用它的客户。

2 观察者模式

观察者模式(Observer)：定义对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。

设计原则：尽量做到交互的对象之间的松耦合设计。

3 装饰者模式

开放-关闭原则：类应该对扩展开放，但对修改关闭。

装饰者模式(Decorator)：动态地将额外责任附加到对象上。用于扩展功能，装饰者提供子类变化之外的弹性替代方案。

4 工厂模式

工厂模式(Factory Method)：定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化哪个类。工厂方法让类把实例化推迟到子类。

依赖倒置原则(Dependency Inversion Principle)：依赖抽象，不依赖具体类。

抽象工厂模式(Abstract Factory)：提供一个接口来创建相关或依赖对象的家族，而不需要制定具体类。

5 单件模式

单件模式(Singleton)：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

go语言的一个单件模式的示例：

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package singleton

import (
	"sync"
)

// Singleton 类型定义
type Singleton struct {
	// ... 其他字段
}

var instance *Singleton
var once sync.Once

// GetInstance 用于获取单一实例
func GetInstance() *Singleton {
	once.Do(func() {
		instance = &Singleton{}
	})
	return instance
}

6 命令模式

命令模式(Command)：把请求封装为对象，以便用不同的请求、队列或者日志请求来参数化其他对象，并支持可撤销的操作。

7 适配器和外观模式

适配器模式(Adapter)：将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口。适配器让原本接口不兼容的类可以合作。

外观模式(Facade)：为子系统中的一组接口提供了一个统一的接口。外观定义了一个更高级别的接口，使得子系统更容易使用。

最少知识原则：只和你的密友谈话。

  • 当你在设计一个系统时，对于任何对象，都要注意它所交互的类的数量，以及它和这些类的交互。
  • 这个原则防止我们创建有大量的类在一起的设计，免得系统一部分的变化会连锁影响到其他部分。当你在许多类之间造成许多依赖时，你的系统就是一个易碎的系统，需要花费许多成本维护，而且复杂得难以让别人理解。

8 模版方法模式

模版方法模式(Template Method)：在一个方法中定义一个算法的骨架，而把一些步骤延迟到子类。模版方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

好莱坞原则：不要打电话给（调用）我们，我们会打电话给（调用）你。

9 迭代器和组合模式

迭代器模式(Iterator Pattern)：提供一种方式，可以访问一个聚合对象中的元素而又不暴露其潜在的表示。

单一责任原则：一个类应该只有一个变化的原因。

  • 类的每个责任都是一个潜在的变化区域。超过一个责任，意味着超过一个变化区域。
  • 这个原则知道我们要让每个类保持单一责任。

组合模式(Composite Pattern)：允许你将对象组合成树形结构来表现部分-整体层次结构。组合让客户可以统一处理个别对象和对象组合。

10 状态模式

状态模式(State)：允许对象在内部状态改变时改变其行为。对象看起来好像改变了它的类。

11 代理模式

代理模式(Proxy)：为另一个对象提供一个替身或占位符来控制对这个对象的访问。

12 复合模式

复合模式(Composite)：复合模式把两个或更多的模式结合成一个解决方案，解决重复发生或一般的问题。

13 更好地与设计模式相处

模式：模式是在某个上下文中针对某个问题的解决方案。

  • 上下文指某个模式适用的情况。这应该是一种会不断出现的情况。
  • 问题指在此上下文中你想要达到的目标，但也要考虑该上下文中发生的任何约束。
  • 解决方案就是你所追求的东西：一个通用的设计，所有人都可以用来解决目标和约束集。

根据模式目标分类

创见型模式

创建型模式牵涉到对象实例化，这类模式都提供一种将客户从需要实例化的对象中解耦的方式。

单件、抽象工厂、工厂方法、生成器、原型

行为型模式

行为型模式都牵涉到类和对象如何交互，以及分配责任。

模版方法、命令、迭代器、观察者、策略、状态、责任链、解释器、中介者、备忘录、访问者

结构型模式

结构型模式让你组合类或对象得到更大的结构。

装饰者、代理、外观、组合、适配器、桥接、蝇量

根据模式处理的是类还是对象分类

类模式

类模式描述类之间的关系如何通过继承定义。类模式中的关系是在编译时建立的。

模版方法、工厂方法、适配器、解释器

对象模式

对象模式描述对象之间的关系，而且对象模式主要通过组合定义。对象模式中的关系通常在运行时创建，更加动态和有弹性。

组合、装饰者、代理、策略、外观、命令、迭代器、观察者、抽象工厂、单件、状态、桥接、中介者、责任链、访问者、备忘录、原型、蝇量

反模式

反模式告诉你如何从问题到达一个坏的解决方案。

14 剩下的模式

桥接(Bridge)

使用桥接模式不知改变你的实现，也改变你的抽象。

优缺点：

优点 用途和缺点
解耦实现，不再永久绑定到接口 在跨多个平台的图形和窗口系统中很有用。
抽象和实现可以独立扩展 当你需要以不同的方式改变接口和实现时，桥接很好用。
针对“具体的抽象类”的变化，不会影响客户 缺点是增加了复杂度。

生成器(Builder)

使用生成器模式来封装一个产品的构造过程，并允许按步骤构造。

优缺点：

优点 用途和缺点
封装复杂对象的构造方式 经常被用来建造组合结构
允许对象用多个步骤构造，并且可以改变过程（和一步到位的工厂不同） 和使用工厂相比，构造对象需要更多客户的领域知识。
向客户隐藏产品的内部表现
产品的实现可以被替换，因为客户只看到抽象的接口

责任链(Chain)

当你要把一个处理请求的机会给予多余一个的对象时，使用责任链模式。

优缺点：

优点 用途和缺点
解耦请求的发送者和接收者 经常用在窗体系统中，处理鼠标点击和键盘事件。
简化你的对象，因为它不需要知道链的结构以及保持对其成员的直接引用 并不保证请求一定会被执行；如果没有对象处理它，可能会掉到链的末尾（这可以是优点或缺点）
允许你通过改变链的成员或次序，动态地添加或移除责任。 运行时可能会难以观察和调试

蝇量(Flyweight)

当某个类的一个实例可以用于提供许多虚拟实例时，使用蝇量模式。

优缺点：

优点 用途和缺点
减少运行时对象实例的树木，节省内存 当一个类有许多实例，而这些实例能够用一致的方法控制时，用蝇量。
把许多“虚拟”对象的状态集中放进一个地方 蝇量模式的一个缺点在于，一旦你实现了它，那么类的单个逻辑实例，将无法拥有和其他实例不同的独立行为。

解释器(Interpreter)

使用解释器模式为语言建造解释器。

优缺点：

优点 用途和缺点
将每一个语法规则表达成一个类，使得语言容易实现 当你需要实现一门简单的语言时，使用解释器
因为语法由类表达，你可以轻易地改变或扩展该语言 当你有一个单间的语法，而且简单比效率重要时，适合用解释器
通过在类结构中添加方法，可以添加解释之外的新行为，例如打印格式的美化和更复杂的程序验证。 用于脚本和编程语言
当语法规则的数目很大时，这个模式可能变得笨重。在这些情况下，一个解析器/编译器的生成器可能更适合。

中介者(Mediator)

使用中介者模式来集中相关对象之间复杂的沟通和控制方式。

优缺点：

优点 用途和缺点
通过将中介者支持的对象从系统中解耦，增加对象的复用性。 中介者常用于协调相关的GUI组件
通过将控制逻辑集中，简化了系统的维护。 中介者模式的一个缺点是，如果设计不当，中介者对象本身会变得过度复杂。
简化以减少系统中对象之间发送的消息的变化。

备忘录(Memento)

当你需要让对象返回之前的某个状态时，例如，你的用户请求“撤销”，使用备忘录模式。

优缺点：

优点 用途和缺点
保持被保存的状态处于关键对象外面，有助于维护内聚 备忘录用于保持状态
保持关键对象的数据封装 使用备忘录的一个缺点是，保存和恢复状态可能相当耗时
提供容易实现的恢复能力 在Java系统中，考虑使用序列化(Serialization)来保存系统的状态。

原型(Prototype)

当创建给定类的实例昂贵或者复杂时，使用原型模式。

优缺点：

优点 用途和缺点
向客户隐藏制作新实例的复杂性 在一个复杂的类层次中，当系统必须创建许多类型的新对象时，应该考虑原型。
提供一种选择，让客户生成类型未知的对象 使用原型的缺点是，对象的复制有时候相当复杂。
在某些环境下，复制对象比创建新对象更有效

访问者(Visitor)

当你想要为一个对象组合增加能力，且封装不重要时，使用访问者模式。

优缺点：

优点 用途和缺点
允许你添加操作到组合结构，而不改变结构本身 使用访问者模式时，组合类的封装被打破
添加新操作相对容易 因为涉及到导游的功能，因此组合结构更加难以变化。
由访问者执行的操作的代码被集中化了

附录

  1. The Porland Patterns Repository
  2. Hillside Group
  3. O’Reilly Online Learning

本文作者: Uyouii
文章链接: https://uyouii.cool/posts/31212927/
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作者
Uyouii
发布于
2023年9月17日
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