设计模式

Fri, 06 Feb 2026 00:00:00 +0000

设计模式

GOF设计模式

作用：在变化和稳定中间，寻找隔离点，从而管理变化

底层思维

语言构造
编译转换
内存模型
运行时机制

抽象思维

面向对象（封装，继承，多态）
组件封装
设计模式
架构模式

如何解决复杂性 “变化”

分解（分而治之）抽象（重用性）

软件设计的目标：复用

管理变化，提高复用

高内聚松耦合

对象：有责任的抽象

面向对象设计原则

DIP：依赖倒置原则(变化依赖于稳定，提出抽象类)
- 高层模块(稳定)和低层模块(变化)依赖于抽象(稳定)
- 实现细节(变化)依赖于抽象
OCP：开放封闭原则(增加优于改变)
- 对扩展开放，对更改封闭
- 类模块是可扩展的，不可修改
SRP：单一职责原则
- 一个类仅有一个引起它变化的原因
- 变化的方向隐含着类的责任
LSP：Liskov替换原则
- 子类必须能够替换它们的基类(IS-A)
- 进程表达类型抽象
ISP：接口隔离原则
- 接口小而完备
对象组合优于类继承
- 类继承：白箱复用；对象组合：黑箱复用
封装变化点
- 使用封装来创建对象之间的分界层
针对接口编程优于针对实现编程
- 接口标准化

Refactoring to Patterns

重构关键技法

差优

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

稳定：非虚函数

变化：(纯)虚函数

扩展：继承+虚函数(多态)

设计经验

设计习语：Design Idioms
设计模式：Design Patterns
架构模式：Architectural Patterns

分类

目的
1. 创建型(Creational)
2. 结构型(Structural)
3. 行为型(Behavioral)
范围
- 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

封装变化角度分类

“组件协作”模式：

典型模式

Template Method
Strategy
Observer/Event

“单一职责”模式：

继承—>组合

典型模式

Decorator
Bridge

“对象创建”模式：

隔离类对象的使用者和具体类型(易变)之间的耦合关系紧耦合，绕开new

典型模式

Factory Method
Abstract Factory
Prototype
Builder

“对象性能”模式：

性能

典型模式

Singleton
Flyweight

“接口隔离”模式：

添加一层间接(稳定)接口

典型模式

Facade
Proxy
Adapter
Mediator

“状态变化”模式：

典型模式

State
Memento

“数据结构”模式：

用接口代替封装的数据结构

典型模式

Composite
Iterator
Chain of Responsibility

“行为变化”模式：

解耦组件的行为和组件本身

典型模式

Command
Visitor

“领域规则”模式：

典型模式

Interpreter

Template Method

动机：稳定的整体结构，各子步骤有很多改变的需求

定义：定义一个算法的骨架(稳定)，将变化到子类

早绑定晚绑定

Strategy

动机：对象使用多种的算法，经常改变

定义：定义一系列的算法，并进行各个封装

扩展

动态的思考时间轴

结构化：if-else switch-case

Observer

动机：通知依赖关系

定义：定义对象间的一种一对多的依赖关系

松耦合

基于事件的UI框架，MVC模式

Decorator

动机：过度地使用继承来扩展对象的功能

定义：运行时动态(组合)给一个对象增加一些额外的职责

消除重复代码，减少子类个数

同时继承和组合

解决主体类在多个方向上的扩展功能

Bridge

动机：多个维度的变化

定义：将抽象部分与实现部分分离，使得它们可以独立的变化

多个非常强的变化维度

Factory Method

动机：创建的对象的具体类型随需求变化而经常变化

定义：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类

目的：解耦

手段：虚函数

Abstract Factory

动机：一系列相互依赖的对象

定义：提供一个接口

Prototype

动机：结构复制的对象

定义：使用原型实例指定创建对象的种类，通过clone这些原型来创建新的对象

Builder

动机：一个复杂对象

定义：将一个复杂对象的构建与其表示相分离

Singleton

动机：只存在一个实例

定义：

并发

Flyweight

动机：存储

定义：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象

评估内存开销

Facade

动机：组件的客户和组件中各种子系统有过多的耦合

定义：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面

系统间

Proxy

动机：分布式，性能，安全

定义：

软件系统

Adapter

动机：旧对象到新环境

定义：将一个类的接口转换成另一个接口

对象适配器

接口兼容，类库迁移

Mediator

动机：多个对象互相关联交互，维持复杂的运用关系

定义：用一个中介对象封装一系列的对象交互

编译时依赖运行时依赖

系统内

State

动机：对象行为随着状态改变

定义：

类似Strategy

Memento

动机：程序回溯到对象之前的状态

定义：不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。

信息隐藏序列化

Composite

动机：过于依赖对象内部实现结构

定义：将对象组合成树形结构，以表示“结构-整体”的层次结构

一致性

将”客户代码与复杂的对象容器结构“解耦

Iterator

动机：集合对象内部结构

定义：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，不暴露对象的内部表示

泛型编程

Chain of Responsibility

动机：让请求的接收者自己在运行时决定处理请求

定义：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将对象连成一条链，沿着链传递请求

Command

动机：行为请求者与行为实现者的“紧耦合”

定义：将请求封装为对象

Visitor

动机：类层次结构需要增加新的行为

定义：表示一个作业于对象结构中的各元素的操作

double dispatch

适用于类层次结构稳定，其中的操作改动频繁

Interpreter

动机：类似的结构不断重复出现

定义：给定一个语言，抽象为语法结构

经验之谈

不要为模式而模式
关注抽象类和接口
理清变化点和稳定点
审视依赖关系
要有Framework和Application的区隔思维
良好的设计是演化的结果

工厂 on ༺KO༒NE༻

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设计模式

如何解决复杂性 “变化”

软件设计的目标：复用

面向对象设计原则

Refactoring to Patterns

重构关键技法

“组件协作”模式：

“单一职责”模式：

“对象创建”模式：

Builder

“对象性能”模式：

“接口隔离”模式：

Mediator

“状态变化”模式：

Memento

“数据结构”模式：

Iterator

Chain of Responsibility

“行为变化”模式：

Command

Visitor

“领域规则”模式：

Interpreter

Template Method

Strategy

Observer

Decorator

Bridge

Factory Method

Abstract Factory

Prototype

Builder

Singleton

Flyweight

Facade

Proxy

Adapter

Mediator

State

Memento

Composite

Iterator

Chain of Responsibility

Command

Visitor

Interpreter

经验之谈