在软件工程中,设计模式是对软件设计中普遍存在的各种问题,所提出的 解决方案。
换句话说,设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计的 经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码,让代码更容易被他人理解,保证代码可靠性。
开闭原则的意思是:对扩展开放,对修改封闭。在程序需要进行扩展的时候,不能去修改或影响原有的代码,实现一个热插拔的效果。简言之,是为了使程序的扩展性更好,易于维护和升级。想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类。
里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。里氏代换原则是继承复用的基石,只有当子类可以替换掉基类,且软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而且子类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化,而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。
这个原则是开闭原则的基础,核心内容:针对接口编程,高层模块不应该依赖底层模块,二者都应该依赖抽象而不依赖于具体。
这个原则的意思是:使用多个隔离的接口,比使用单个庞大的接口要好。其目的在于降低耦合度。由此可见,其实设计模式就是从大型软件架构出发,便于升级和维护软件的设计思想。它强调低依赖、低耦合。
类的职责要单一,不能将太多的职责放在一个类中。
可能有的人会觉得单一职责原则和前面的接口隔离原则很相似,其实不然。其一,单一职责原则原注重的是职责;而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离。其二,单一职责原则主要约束的是类,其次才是接口和方法,它针对的是程序中的实现和细节;而接口隔离原则主要约束接口,主要针对抽象,针对程序整体框架的构建。
最少知道原则也叫迪米特法则,就是说:一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。
一个对象应该对其他对象保持最少的了解。类与类之间的关系越密切,耦合度越大,当一个类发生改变时,对另一个类的影响也越大。如果两个类不必彼此直接通信,那么这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果其中一个类需要调用另一个类的某一个方法的话,可以通过第三者转发这个调用。所以在类的设计上,每一个类都应当尽量降低成员的访问权限。
合成复用原则就是在一个新的对象里通过关联关系(组合关系、聚合关系)来使用一些已有的对象,使之成为新对象的一部分;新对象通过委派调用已有对象的方法达到复用功能的目的。简而言之,尽量多使用 组合/聚合 的方式,尽量少使用甚至不使用继承关系。
通常来说设计模式分为三大类:
创建型模式,共 5 种:工厂模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。
结构型模式,共 7 种:适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。
行为型模式,共 11 种:策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。
下面这张图表示模式间的关系
在以后的课程中,我们会逐步讲解常用的设计模式,包括 工厂模式、单例模式、适配器模式、观察者模式等等。
工厂模式(Factory Pattern)的意义就跟它的名字一样,在面向对象程序设计中,工厂通常是一个用来创建其他对象的对象。工厂模式根据不同的参数来实现不同的分配方案和创建对象。
在工厂模式中,我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑,并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。例如用工厂来创建 人 这个对象,如果我们需要一个男人对象,工厂就会为我们创建一个男人;如果我们需要一个女人,工厂就会为我们生产一个女人。
工厂模式通常分为:
普通工厂模式
多个工厂方法模式
静态工厂方法模式
刚刚我们说到,用工厂模式来创建人。先创建一个男人,他每天都 “吃饭、睡觉、打豆豆”,然后我们再创建一个女人,她每天也 “吃饭、睡觉、打豆豆”。
我们以普通工厂模式为例,在project目录下新建一个
FactoryTest.java。
示例代码如下(下面的代码块中是全部的代码,实际操作中应当按注释创建相应的类再将方法写入对应的类中):
// 二者共同的接口
interface Human{
public void eat();
public void sleep();
public void beat();
}
// 创建实现类 Male
class Male implements Human{
public void eat(){
System.out.println("Male can eat.");
}
public void sleep(){
System.out.println("Male can sleep.");
}
public void beat(){
System.out.println("Male can beat.");
}
}
//创建实现类 Female
class Female implements Human{
public void eat(){
System.out.println("Female can eat.");
}
public void sleep(){
System.out.println("Female can sleep.");
}
public void beat(){
System.out.println("Female can beat.");
}
}
// 创建普通工厂类
class HumanFactory{
public Human createHuman(String gender){
if( gender.equals("male") ){
return new Male();
}else if( gender.equals("female")){
return new Female();
}else {
System.out.println("请输入正确的类型!");
return null;
}
}
}
// 工厂测试类
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args){
HumanFactory factory = new HumanFactory();
Human male = factory.createHuman("male");
male.eat();
male.sleep();
male.beat();
}
}
打开terminal,输入命令编译并运行:
javac FactoryTest.java
java FactoryTest
普通工厂模式就是上面那样子了,那么多个工厂方法模式又有什么不同呢?在普通工厂方法模式中,如果传递的字符串出错,则不能正确创建对象。多个工厂方法模式是提供多个工厂方法,分别创建对象。
部分示例代码,其他与上面普通工厂模式示例代码一样:
// 多个工厂方法
public class HumanFactory{
public Male createMale() {
return new Male();
}
public Female createFemale() {
return new Female();
}
}
// 工厂测试类
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args){
HumanFactory factory = new HumanFactory();
Human male = factory.createMale();
male.eat();
male.sleep();
male.beat();
}
}
运行结果与单个工厂相同
将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的,不需要创建实例,直接调用即可。
部分示例代码:
// 多个工厂方法
public class HumanFactory{
public static Male createMale() {
return new Male();
}
public static Female createFemale() {
return new Female();
}
}
// 工厂测试类
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args){
Human male = HumanFactory.createMale();
male.eat();
male.sleep();
male.beat();
}
}
总结:凡是出现了大量的产品需要创建,并且具有共同的接口时,可以通过工厂方法模式进行创建。在以上的三种模式中,第一种如果传入的字符串有误,不能正确创建对象,第三种相对于第二种,不需要实例化工厂类,所以,大多数情况下,我们会选用第三种——静态工厂方法模式。
你可能就问了,工厂模式工厂模式的,我咋没见过哪儿用过啊?这这这儿,在 Java 库里面。根据不同的参数,getInstance() 方法会返回不同的 Calendar 对象。
java.util.Calendar - getInstance()
java.util.Calendar - getInstance(TimeZone zone)
java.util.Calendar - getInstance(Locale aLocale)
java.util.Calendar - getInstance(TimeZone zone, Locale aLocale)
java.text.NumberFormat - getInstance()
java.text.NumberFormat - getInstance(Locale inLocale)
写 Android 的童鞋们,应该还知道 BitmapFactory , 这也是工厂模式的一种应用。
抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是一种软件开发设计模式。抽象工厂模式提供了一种方式,可以将一组具有同一主题的单独的工厂封装起来。如果比较抽象工厂模式和工厂模式,我们不难发现前者只是在工厂模式之上增加了一层抽象的概念。抽象工厂是一个父类工厂,可以创建其它工厂类。所以我们也叫它 “工厂的工厂”。(想想上节课的 “女娲娘娘”,这简直就是 “女娲娘娘的亲娘” 啊…)
“女娲娘娘”只有一个,而我们的工厂却可以有多个,因此在这里用作例子就不合适了。作为“女娲娘娘”生产出来的男人女人们,那就让我们来当一次吃货吧。(吃的东西总可以任性多来一点…)
现在,假设我们有 A、B 两个厨房。每个厨房拥有的餐具和食品都不一样,但是用户搭配使用的方式,比如刀子和苹果、杯子和牛奶等等,我们假设是一致的。