DOING：设计模式及其 C++ 实现

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总体介绍

我们知道了很多，语法上，算法上，数据结构上的知识，但是这些只是零散的。

当我们要开发一个项目的时候，上面的东西都要用到，类似于士兵，那么我们需要统领他们，就需要有一个 将军。那么设计模式其实就是这个将军的作用。

一个模式描述了一个不断发生的问题以及这个问题的解决方案；（是一个总结成 类似 兵法的东西）。
设计模式是前人的设计经验上总结出来的，对于一些普遍存在的问题提供的通用解决方案；比如说，单例模式，观察者模式等等

常用的设计模式，这里我们主要学习，面向对象的常见 23 种设计模式

具体所有介绍，也可以看这里：https://www.runoob.com/design-pattern/design-pattern-tutorial.html

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设计模式之单例模式（Singleton）

单例模式，就是我们只需要整个程序中，有且只有一个实例（其实就是，有一个东西，在所有进程中都有，而且是共用的）。不会说，一个进程就有一个实例。

单例模式（Singleton Pattern）是最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

注意

• 1、单例类只能有一个实例。
• 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
• 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。（也就是，其他对象，都共用这一个实例）

意图： 保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

主要解决： 一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

何时使用： 当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。

如何解决： 判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

关键代码： 构造函数是私有的。

应用实例：

• 1、一个班级只有一个班主任。
• 2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。
• 3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。

优点：

• 1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。
• 2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

缺点： 没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

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设计模式之观察者模式

在观察者模式中，观察者需要直接订阅目标事件；在目标发出内容改变的事件后，直接接收事件，并作出响应，对象常是 一对多关系。（一个变化，其他收到后作出自己的反应）

例子： 新闻发布会，此时发言人是 目标对象，其他记者 会随着发言人的发言（发生了改变），而作出了响应（其他对象会随着处理自己的具体反应）。

常见场景： 各种 MVC 的框架中，Model 的变化通知各种类型的 View 时，几乎都存在这种模式。

实现思路： 将问题的职责解耦和，将 Observable 和 Observer 抽象开，分清抽象和实体。（也就是，将 目标对象，还有收到目标对象的其他对象，抽象分离开）
Observer 是观察者，一般抽象成纯虚函数的基类（因为多个观察者，但是每个观察者具体的反应不同，这个时候就可以继承，将不同观察者作为不同子类，这样子就可以实现观察者后续不同的反应。这就用到了，基类和子类，还有动态多态的 virtual 的子类函数重写）
Observable 是目标事件（被观察的）。成员变量：有一个list 链表，用于记录，观察者的清单。有几个成员函数：增加观察者进观察者清单，将观察者从观察者清单中去除，目标对象的状态改变（只有改变了才通知观察者），通知观察者目标对象已经已经发生改变了。

当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知依赖它的其他对象。观察者模式属于行为型模式。

意图： 定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

主要解决： 一个对象状态改变给其他对象通知的问题，而且要考虑到易用和低耦合，保证高度的协作。

何时使用： 一个对象（目标对象）的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知，进行广播通知。

如何解决： 使用面向对象技术，可以将这种依赖关系弱化。

关键代码： 在抽象类里有一个 ArrayList 存放观察者们。

应用实例：

• 1、拍卖的时候，拍卖师观察最高标价，然后通知给其他竞价者竞价。
• 2、西游记里面悟空请求菩萨降服红孩儿，菩萨洒了一地水招来一个老乌龟，这个乌龟就是观察者，他观察菩萨洒水这个动作。
• 3、新闻发布会，此时发言人是 目标对象，其他记者 会随着发言人的发言（发生了改变），而作出了响应（其他对象会随着处理自己的具体反应）。