what’s up !?
这样整理下发现更容易理解设计模式了
学习嘛,就是拿着 rua
横着rua 竖着rua 前面rua 后面rua 【’ _ ’ 】
目录
- 简单工厂模式
- 工厂模式
- 抽象工厂模式
- 单例模式
- 建造者模式
- 原型模式
- 代理模式
- 适配器 模式
- 桥梁 模式
- 装饰 模式
- 门面 模式 (也叫 外观模式)
- 组合 模式
- 享元 模式
- 策略 模式
- 观察者 模式
- 责任链 模式
- 模板方法 模式
- 状态 模式
- 结语
简单工厂模式
的好处
简单工厂模式(Simple Factory Pattern)是一种创建型设计模式,它通过一个工厂类来创建不同类型的对象。尽管简单工厂模式不是GoF设计模式中的一种,但它在实际开发中非常常用。简单工厂模式的主要好处包括以下几个方面:
-
简化对象创建
简单工厂模式将对象的创建逻辑集中在一个工厂类中,客户端不需要了解对象的创建细节,只需调用工厂类的静态方法即可创建对象。这简化了对象的创建过程,使得代码更加简洁。 -
代码复用
通过将对象的创建逻辑集中在工厂类中,可以避免在多个地方重复编写相同的创建代码。这提高了代码的复用性,减少了代码的冗余。 -
易于维护
当需要修改或扩展对象的创建逻辑时,只需修改工厂类中的代码,而不需要修改客户端代码。这使得代码更容易维护和扩展。 -
解耦客户端和具体类
简单工厂模式将客户端与具体类的创建解耦,客户端只需要知道工厂类和产品接口,而不需要知道具体的产品类。这提高了代码的灵活性和可扩展性。 -
提高代码的可读性
通过使用简单工厂模式,可以将对象的创建逻辑与业务逻辑分离,使得代码更加清晰和易于理解。工厂类负责对象的创建,客户端负责业务逻辑,两者职责分明。
总结
简单工厂模式的主要好处包括简化对象创建、提高代码复用、易于维护、解耦客户端和具体类以及提高代码的可读性。通过使用简单工厂模式,可以集中管理对象的创建逻辑,简化客户端代码,提高代码的灵活性和可维护性。
工厂模式
的好处
工厂方法模式(Factory Method Pattern)是一种创建型设计模式,它定义了一个创建对象的接口,但由子类决定实例化哪一个类。工厂方法模式的主要好处包括:
-
遵循开闭原则
工厂方法模式遵循开闭原则(Open/Closed Principle),即软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放,对修改关闭。通过使用工厂方法模式,可以在不修改现有代码的情况下扩展系统的功能。 -
解耦客户端和具体类
工厂方法模式将客户端与具体类的创建解耦,客户端只需要知道工厂类和产品接口,而不需要知道具体的产品类。这提高了代码的灵活性和可扩展性。 -
提高代码的可维护性
通过使用工厂方法模式,可以将对象的创建逻辑与业务逻辑分离,使得代码更加清晰和易于维护。工厂类负责对象的创建,客户端负责业务逻辑,两者职责分明。 -
支持产品族的扩展
工厂方法模式可以方便地扩展产品族。通过定义新的具体工厂类,可以轻松添加新的产品类型,而不需要修改现有代码。 -
提高代码的灵活性
工厂方法模式通过引入抽象工厂和具体工厂,使得代码更加灵活。客户端可以根据需要选择不同的具体工厂,从而创建不同的产品对象。 -
便于测试
工厂方法模式使得代码更容易测试。通过使用工厂方法,可以轻松地替换产品对象,从而进行单元测试和集成测试。 -
统一对象创建
工厂方法模式将对象的创建逻辑集中在工厂类中,统一了对象的创建过程,避免了在多个地方重复编写相同的创建代码。 -
提高代码的可读性
通过使用工厂方法模式,可以将对象的创建逻辑与业务逻辑分离,使得代码更加清晰和易于理解。工厂类负责对象的创建,客户端负责业务逻辑,两者职责分明。
总结
工厂方法模式的主要好处包括遵循开闭原则、解耦客户端和具体类、提高代码的可维护性、支持产品族的扩展、提高代码的灵活性、便于测试、统一对象创建和提高代码的可读性。通过使用工厂方法模式,可以集中管理对象的创建逻辑,简化客户端代码,提高代码的灵活性和可维护性。
抽象工厂模式
的好处
抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是一种创建型设计模式,它提供一个接口,用于创建相关或依赖对象的家族,而不需要明确指定具体类。以下是抽象工厂模式的主要好处:
- 遵循开闭原则
好处:抽象工厂模式遵循开闭原则(Open/Closed Principle),即软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放,对修改关闭。通过使用抽象工厂模式,可以在不修改现有代码的情况下扩展系统的功能。
示例:在一个UI库中,最初支持创建Windows风格的组件。随着需求的变化,需要添加对Mac风格组件的支持。通过使用抽象工厂模式,只需创建一个新的具体工厂类来生成Mac风格的组件,而不需要修改现有的工厂类和客户端代码。
- 解耦客户端和具体类
好处:抽象工厂模式将客户端与具体类的创建解耦,客户端只需要知道工厂接口和产品接口,而不需要知道具体的产品类。这提高了代码的灵活性和可扩展性。
示例:在一个数据库访问层中,客户端代码只需要知道数据库工厂接口和数据库连接接口,而不需要知道具体的数据库实现类(如MySQL、PostgreSQL)。通过使用抽象工厂模式,客户端可以灵活地选择不同的数据库工厂,而不需要修改客户端代码。
- 提高代码的可维护性
好处:通过使用抽象工厂模式,可以将对象的创建逻辑与业务逻辑分离,使得代码更加清晰和易于维护。工厂类负责对象的创建,客户端负责业务逻辑,两者职责分明。
示例:在一个报表生成系统中,工厂类负责创建不同类型的报表对象(如销售报表、库存报表、财务报表),而客户端代码负责生成报表的具体业务逻辑。通过这种职责分离,代码更加清晰和易于维护。
- 支持产品族的一致性
好处:抽象工厂模式确保了同一个产品族中的对象被一起使用。通过使用抽象工厂模式,可以确保客户端使用的对象是同一个产品族中的,从而避免了不兼容的情况。
示例:在一个UI库中,使用抽象工厂模式可以确保客户端使用的所有组件(如按钮、文本框、复选框)都是同一个风格(如Windows风格或Mac风格),从而保持界面的一致性。
- 提高代码的灵活性
好处:抽象工厂模式通过引入抽象工厂和具体工厂,使得代码更加灵活。客户端可以根据需要选择不同的具体工厂,从而创建不同的产品对象。
示例:在一个日志记录系统中,客户端可以根据配置选择不同的日志记录方式(如文件日志、数据库日志、控制台日志)。通过使用抽象工厂模式,客户端可以灵活地选择不同的具体工厂来创建相应的日志记录对象。
- 便于测试
好处:抽象工厂模式使得代码更容易测试。通过使用抽象工厂,可以轻松地替换产品对象,从而进行单元测试和集成测试。
示例:在一个用户认证系统中,工厂类负责创建不同的认证对象(如用户名密码认证、OAuth认证)。在测试环境中,可以使用测试工厂类来创建模拟的认证对象,从而进行单元测试和集成测试。
- 统一对象创建
好处:抽象工厂模式将对象的创建逻辑集中在工厂类中,统一了对象的创建过程,避免了在多个地方重复编写相同的创建代码。
示例:在一个电子商务系统中,工厂类负责创建不同类型的订单对象(如普通订单、促销订单、批发订单)。通过将创建逻辑集中在工厂类中,避免了在多个地方重复编写创建订单对象的代码。
- 提高代码的可读性
好处:通过使用抽象工厂模式,可以将对象的创建逻辑与业务逻辑分离,使得代码更加清晰和易于理解。工厂类负责对象的创建,客户端负责业务逻辑,两者职责分明。
示例:在一个报表生成系统中,工厂类负责创建不同类型的报表对象(如销售报表、库存报表、财务报表),而客户端代码负责生成报表的具体业务逻辑。通过这种职责分离,代码更加清晰和易于理解。
总结
抽象工厂模式的主要好处包括遵循开闭原则、解耦客户端和具体类、提高代码的可维护性、支持产品族的一致性、提高代码的灵活性、便于测试、统一对象创建和提高代码的可读性。通过使用抽象工厂模式,可以集中管理对象的创建逻辑,简化客户端代码,提高代码的灵活性和可维护性。
单例模式
的好处
单例模式(Singleton Pattern)是一种创建型设计模式,它确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。以下是单例模式的主要好处:
- 控制实例数量
好处:单例模式确保一个类只有一个实例,避免了创建多个实例导致的资源浪费和不一致性问题。
示例:在一个日志记录系统中,确保只有一个日志记录器实例,避免多个实例导致的日志混乱和资源浪费。
- 全局访问点
好处:单例模式提供一个全局访问点,允许多个客户端共享同一个实例,方便管理和访问。
示例:在一个配置管理系统中,通过单例模式提供一个全局的配置管理器实例,方便各个模块访问和修改配置。
- 节省资源
好处:单例模式通过共享同一个实例,避免了重复创建对象,节省了系统资源,提高了性能。
示例:在一个数据库连接池中,通过单例模式确保只有一个连接池实例,避免重复创建连接池对象,节省内存和连接资源。
- 简化对象管理
好处:单例模式简化了对象的管理,避免了在多个地方创建和销毁对象的复杂性,使得代码更加简洁和易于维护。
示例:在一个线程池管理系统中,通过单例模式确保只有一个线程池实例,简化了线程池的创建和销毁管理。
- 保证全局状态一致
好处:单例模式通过共享同一个实例,保证了全局状态的一致性,避免了多个实例导致的状态不一致问题。
示例:在一个缓存系统中,通过单例模式确保只有一个缓存实例,保证缓存数据的一致性和同步性。
- 延迟初始化
好处:单例模式可以实现延迟初始化,即在第一次使用时才创建实例,避免了程序启动时不必要的资源消耗。
示例:在一个大型应用程序中,通过单例模式延迟初始化某些资源密集型对象,避免程序启动时的性能瓶颈。
- 提高系统的可扩展性
好处:单例模式通过集中管理实例,可以方便地扩展和修改实例的行为,提高系统的可扩展性。
示例:在一个插件管理系统中,通过单例模式集中管理插件实例,方便添加和移除插件,提高系统的可扩展性。
- 线程安全
好处:单例模式可以通过适当的实现方式(如双重检查锁定、静态内部类等)确保线程安全,避免多线程环境下的实例创建冲突。
示例:在一个多线程应用中,通过线程安全的单例模式确保只有一个实例被创建,避免多线程竞争导致的实例不一致问题。
总结
单例模式的主要好处包括控制实例数量、提供全局访问点、节省资源、简化对象管理、保证全局状态一致、支持延迟初始化、提高系统的可扩展性和确保线程安全。通过使用单例模式,可以集中管理实例,简化代码,提高系统的性能和可维护性。
建造者模式
的好处
建造者模式(Builder Pattern)是一种创建型设计模式,它将一个复杂对象的构建过程与其表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。以下是建造者模式的主要好处:
- 分离复杂对象的构建和表示
好处:建造者模式将复杂对象的构建过程与其表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。这样可以更好地控制对象的创建过程,提高代码的灵活性和可维护性。
示例:在一个房屋建造系统中,可以通过不同的建造者创建不同类型的房屋(如木屋、石屋),而不需要修改房屋的构建过程。
- 逐步构建对象
好处:建造者模式允许逐步构建对象,通过一步一步地设置对象的各个部分,可以更好地控制对象的创建过程,避免构造函数参数过多的问题。
示例:在一个汽车制造系统中,可以逐步设置汽车的引擎、轮胎、车身等部件,最终构建出完整的汽车对象。
- 提高代码的可读性和可维护性
好处:建造者模式通过将对象的创建过程分解为多个步骤,使得代码更加清晰和易于理解。每个建造步骤都有明确的职责,代码的可读性和可维护性得到提高。
示例:在一个电脑组装系统中,可以将组装过程分解为安装CPU、安装内存、安装硬盘等步骤,使得代码更加清晰和易于维护。
- 支持不同的表示
好处:建造者模式允许使用相同的构建过程创建不同的表示。通过使用不同的具体建造者,可以创建不同类型的对象,而不需要修改构建过程。
示例:在一个文档生成系统中,可以通过不同的建造者生成不同格式的文档(如HTML、PDF、Word),而不需要修改文档的生成过程。
- 易于扩展
好处:建造者模式使得系统易于扩展。通过添加新的具体建造者,可以方便地扩展系统的功能,而不需要修改现有代码。
示例:在一个游戏角色创建系统中,可以通过添加新的建造者来创建不同类型的游戏角色(如战士、法师、弓箭手),而不需要修改现有的角色创建过程。
- 代码复用
好处:建造者模式通过将对象的创建过程封装在建造者中,可以提高代码的复用性。不同的客户端代码可以复用相同的建造过程,避免重复编写相同的创建代码。
示例:在一个家具制造系统中,可以复用相同的建造过程创建不同类型的家具(如桌子、椅子、柜子),提高代码的复用性。
- 简化复杂对象的创建
好处:建造者模式通过将复杂对象的创建过程封装在建造者中,简化了客户端代码的复杂性。客户端只需要调用建造者的构建方法,而不需要关心对象的创建细节。
示例:在一个餐厅点餐系统中,可以通过建造者模式简化复杂餐点的创建过程,客户端只需要调用建造者的构建方法即可完成点餐。
- 提高对象的一致性
好处:建造者模式通过统一的构建过程,确保创建的对象具有一致性。每个建造步骤都按照预定义的顺序执行,避免了对象创建过程中的不一致性问题。
示例:在一个机器人制造系统中,通过建造者模式确保每个机器人按照相同的步骤组装,保证机器人的一致性和质量。
总结
建造者模式的主要好处包括分离复杂对象的构建和表示、逐步构建对象、提高代码的可读性和可维护性、支持不同的表示、易于扩展、代码复用、简化复杂对象的创建和提高对象的一致性。通过使用建造者模式,可以更好地控制对象的创建过程,提高代码的灵活性和可维护性。
原型模式
的好处
原型模式(Prototype Pattern)是一种创建型设计模式,它通过复制现有对象来创建新对象,而不是通过实例化类来创建对象。以下是原型模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 快速创建对象
好处:原型模式通过复制现有对象来创建新对象,可以快速创建对象,特别是当对象的创建过程复杂或耗时时。
示例:在一个图形编辑器中,可以通过复制现有的图形对象(如圆形、矩形)来快速创建新的图形对象,而不需要重新设置图形的属性。
- 避免重复初始化
好处:原型模式通过复制现有对象来创建新对象,避免了重复初始化对象的过程,从而提高了性能。
示例:在一个游戏开发中,可以通过复制现有的游戏角色对象来创建新的角色,而不需要重新初始化角色的属性和状态。
- 动态扩展对象
好处:原型模式允许在运行时动态扩展对象,而不需要修改类的定义。通过复制现有对象,可以灵活地创建新的对象。
示例:在一个文档处理系统中,可以通过复制现有的文档对象来创建新的文档,而不需要修改文档类的定义。
- 简化对象创建
好处:原型模式通过复制现有对象来创建新对象,简化了对象的创建过程。客户端只需要调用复制方法,而不需要关心对象的创建细节。
示例:在一个电子商务系统中,可以通过复制现有的订单对象来创建新的订单,而不需要重新设置订单的属性和状态。
- 支持复杂对象的创建
好处:原型模式适用于创建复杂对象,通过复制现有对象,可以方便地创建具有复杂结构的对象。
示例:在一个图形设计软件中,可以通过复制现有的复杂图形对象(如组合图形)来创建新的复杂图形,而不需要重新构建图形的结构。
- 提高系统的灵活性
好处:原型模式通过复制现有对象来创建新对象,提高了系统的灵活性。可以根据需要动态地创建和修改对象,而不需要修改类的定义。
示例:在一个用户界面设计工具中,可以通过复制现有的界面组件(如按钮、文本框)来创建新的组件,提高了界面设计的灵活性。
- 减少子类的数量
好处:原型模式通过复制现有对象来创建新对象,减少了创建子类的需求,从而减少了类的数量和复杂性。
示例:在一个报表生成系统中,可以通过复制现有的报表对象来创建新的报表,而不需要为每种报表类型创建新的子类。
总结
原型模式的主要好处包括:
快速创建对象:通过复制现有对象来快速创建新对象,特别是当对象的创建过程复杂或耗时时。
避免重复初始化:通过复制现有对象来创建新对象,避免了重复初始化对象的过程,提高了性能。
动态扩展对象:允许在运行时动态扩展对象,而不需要修改类的定义。
简化对象创建:通过复制现有对象来创建新对象,简化了对象的创建过程。
支持复杂对象的创建:适用于创建复杂对象,通过复制现有对象,可以方便地创建具有复杂结构的对象。
提高系统的灵活性:通过复制现有对象来创建新对象,提高了系统的灵活性。
减少子类的数量:通过复制现有对象来创建新对象,减少了创建子类的需求,从而减少了类的数量和复杂性。
通过使用原型模式,可以快速创建对象,避免重复初始化,提高系统的灵活性和可维护性。
代理模式
的好处
代理模式(Proxy Pattern)是一种结构型设计模式,它为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。代理模式的主要好处包括以下几个方面:
- 控制访问
好处:代理模式可以控制对真实对象的访问,提供额外的功能,如权限控制、延迟加载等。
示例:在一个权限管理系统中,代理对象可以在访问真实对象之前检查用户的权限,确保只有授权用户才能访问对象。
- 增强功能
好处:代理模式可以在不修改真实对象的情况下,增强其功能,如缓存、日志记录等。
示例:在一个数据库查询系统中,代理对象可以在执行查询之前检查缓存,如果缓存中有结果,则直接返回缓存结果,避免重复查询数据库。
- 分离职责
好处:代理模式将真实对象的职责和控制访问的职责分离,使得代码更加清晰和可维护。
示例:在一个远程服务调用系统中,代理对象负责处理网络通信和错误处理,而真实对象只负责业务逻辑,两者职责分明。
- 提高性能
好处:通过虚拟代理延迟加载开销较大的对象,可以节省资源和提高性能。
示例:在一个图形渲染系统中,代理对象可以在需要时才加载和渲染复杂的图形对象,从而提高系统的响应速度和性能。
- 提高安全性
好处:通过保护代理控制对对象的访问权限,可以提高系统的安全性。
示例:在一个文件系统中,代理对象可以在访问文件之前检查用户的权限,确保只有授权用户才能读取或修改文件。
- 透明性
好处:代理模式可以使客户端透明地使用真实对象。客户端可以像使用真实对象一样使用代理对象,而不需要关心代理对象的存在。
示例:在一个远程方法调用(RPC)系统中,客户端可以像调用本地方法一样调用远程方法,代理对象负责处理远程通信和数据传输。
- 支持智能引用
好处:代理模式可以在访问对象时执行一些额外操作,如引用计数、日志记录或线程安全控制。
示例:在一个内存管理系统中,代理对象可以在访问对象时增加引用计数,并在对象不再使用时自动释放内存。
- 提高系统的灵活性
好处:代理模式通过引入代理对象,可以灵活地添加或修改对象的行为,而不需要修改真实对象的代码。
示例:在一个监控系统中,代理对象可以在调用真实对象的方法之前记录调用日志,从而实现对系统的监控和分析。
总结
代理模式的主要好处包括:
控制访问:可以控制对真实对象的访问,提供额外的功能,如权限控制、延迟加载等。
增强功能:可以在不修改真实对象的情况下,增强其功能,如缓存、日志记录等。
分离职责:将真实对象的职责和控制访问的职责分离,使得代码更加清晰和可维护。
提高性能:通过虚拟代理延迟加载开销较大的对象,可以节省资源和提高性能。
提高安全性:通过保护代理控制对对象的访问权限,可以提高系统的安全性。
透明性:可以使客户端透明地使用真实对象,客户端不需要关心代理对象的存在。
支持智能引用:可以在访问对象时执行一些额外操作,如引用计数、日志记录或线程安全控制。
提高系统的灵活性:通过引入代理对象,可以灵活地添加或修改对象的行为,而不需要修改真实对象的代码。
通过使用代理模式,可以在不修改真实对象的情况下,控制访问、增强功能、提高性能和安全性,从而提高系统的灵活性和可维护性
适配器 模式
的好处
适配器模式(Adapter Pattern)是一种结构型设计模式,它将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口,使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。以下是适配器模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 兼容性
好处:适配器模式可以将已有的类适配为客户期望的接口,使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。
示例:在一个图形绘制应用中,假设已有一个绘制圆形的类,但客户希望使用一个统一的绘制接口来绘制各种形状。通过适配器模式,可以将绘制圆形的类适配为客户期望的绘制接口,使得客户可以通过统一的接口来绘制各种形状。
- 复用已有代码
好处:适配器模式可以复用已有的类,而不需要修改已有代码,从而减少开发工作量和风险。
示例:在一个支付系统中,假设已有一个旧的支付接口,但新的系统需要使用一个新的支付接口。通过适配器模式,可以将旧的支付接口适配为新的支付接口,从而复用已有的支付代码,而不需要修改旧的支付代码。
- 解耦客户端和具体实现类
好处:适配器模式将客户端与具体实现类解耦,使得客户端只需要知道目标接口,而不需要知道具体的实现类。这提高了代码的灵活性和可维护性。
示例:在一个文件读取系统中,假设已有多个不同格式的文件读取类(如读取XML文件、读取JSON文件),但客户端希望通过一个统一的接口来读取文件。通过适配器模式,可以将这些文件读取类适配为统一的文件读取接口,使得客户端只需要知道文件读取接口,而不需要知道具体的文件读取类。
- 提高代码的可读性和可维护性
好处:适配器模式通过将适配逻辑封装在适配器中,使得代码更加清晰和易于理解。适配器类负责适配逻辑,客户端代码负责业务逻辑,两者职责分明。
示例:在一个数据转换系统中,假设已有多个不同格式的数据转换类(如转换CSV数据、转换Excel数据),但客户端希望通过一个统一的接口来转换数据。通过适配器模式,可以将这些数据转换类适配为统一的数据转换接口,使得代码更加清晰和易于理解。
- 支持多种适配器
好处:适配器模式允许定义多个适配器类来适配不同的类,从而支持多种适配需求。通过使用不同的适配器类,可以灵活地适配不同的类。
示例:在一个图像处理系统中,假设已有多个不同格式的图像处理类(如处理JPEG图像、处理PNG图像),但客户端希望通过一个统一的接口来处理图像。通过适配器模式,可以定义多个适配器类来适配不同的图像处理类,从而支持多种图像处理需求。
- 提高系统的灵活性
好处:适配器模式通过引入适配器类,可以灵活地添加或修改适配逻辑,而不需要修改已有的类和客户端代码。这提高了系统的灵活性和可扩展性。
示例:在一个日志记录系统中,假设已有多个不同的日志记录类(如记录到文件、记录到数据库),但客户端希望通过一个统一的接口来记录日志。通过适配器模式,可以灵活地添加或修改适配器类来适配不同的日志记录类,从而提高系统的灵活性。
总结
适配器模式的主要好处包括:
兼容性:将已有的类适配为客户期望的接口,使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。
复用已有代码:复用已有的类,而不需要修改已有代码,减少开发工作量和风险。
解耦客户端和具体实现类:将客户端与具体实现类解耦,使得客户端只需要知道目标接口,提高代码的灵活性和可维护性。
提高代码的可读性和可维护性:将适配逻辑封装在适配器中,使得代码更加清晰和易于理解。
支持多种适配器:允许定义多个适配器类来适配不同的类,从而支持多种适配需求。
提高系统的灵活性:通过引入适配器类,可以灵活地添加或修改适配逻辑,提高系统的灵活性和可扩展性。
通过使用适配器模式,可以解决接口不兼容的问题,复用已有代码,提高系统的灵活性和可维护性。
桥梁 模式
的好处
桥梁模式(Bridge Pattern)是一种结构型设计模式,它通过将抽象部分与实现部分分离,使它们可以独立地变化。以下是桥梁模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 分离抽象和实现
好处:桥梁模式将抽象部分与实现部分分离,使得它们可以独立地变化。这样可以更好地应对系统的复杂性和变化。
示例:在一个图形绘制系统中,可以将图形的抽象部分(如形状)与实现部分(如绘制API)分离,使得形状和绘制API可以独立变化。例如,可以有不同的形状(如圆形、矩形)和不同的绘制API(如OpenGL、DirectX),它们可以自由组合。
- 遵循开闭原则
好处:桥梁模式遵循开闭原则(Open/Closed Principle),即软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放,对修改关闭。通过使用桥梁模式,可以在不修改现有代码的情况下扩展系统的功能。
示例:在一个消息发送系统中,可以将消息的抽象部分(如文本消息、图片消息)与发送实现部分(如邮件发送、短信发送)分离,使得可以在不修改现有代码的情况下添加新的消息类型或发送方式。
- 提高代码的灵活性
好处:桥梁模式通过将抽象部分与实现部分分离,使得代码更加灵活。可以在运行时动态地选择和切换实现部分,而不需要修改抽象部分的代码。
示例:在一个支付系统中,可以将支付的抽象部分(如支付请求)与实现部分(如支付宝支付、微信支付)分离,使得可以在运行时动态地选择和切换支付方式。
- 减少类的数量
好处:桥梁模式通过分离抽象部分和实现部分,避免了多层次继承导致的类爆炸问题。这样可以减少类的数量,使得系统更加简洁和易于维护。
示例:在一个图形库中,如果不使用桥梁模式,可能需要为每种形状和每种绘制API创建一个类,导致类的数量急剧增加。通过使用桥梁模式,可以将形状和绘制API分离,减少类的数量。
- 提高系统的可扩展性
好处:桥梁模式通过将抽象部分与实现部分分离,使得系统更加易于扩展。可以独立地扩展抽象部分和实现部分,而不需要修改现有代码。
示例:在一个日志记录系统中,可以将日志记录的抽象部分(如日志消息)与实现部分(如文件记录、数据库记录)分离,使得可以独立地扩展日志消息类型和记录方式,提高系统的可扩展性。
- 支持多维度变化
好处:桥梁模式特别适用于需要在多个维度上扩展的场景。通过将抽象部分与实现部分分离,可以在多个维度上独立变化和扩展。
示例:在一个用户界面库中,可以将控件的抽象部分(如按钮、文本框)与实现部分(如Windows风格、Mac风格)分离,使得可以在控件类型和界面风格两个维度上独立变化和扩展。
总结
桥梁模式的主要好处包括:
分离抽象和实现:将抽象部分与实现部分分离,使得它们可以独立地变化。
遵循开闭原则:可以在不修改现有代码的情况下扩展系统的功能。
提高代码的灵活性:使得代码更加灵活,可以在运行时动态地选择和切换实现部分。
减少类的数量:避免了多层次继承导致的类爆炸问题,减少类的数量。
提高系统的可扩展性:使得系统更加易于扩展,可以独立地扩展抽象部分和实现部分。
支持多维度变化:特别适用于需要在多个维度上扩展的场景。
通过使用桥梁模式,可以更好地应对系统的复杂性和变化,提高代码的灵活性和可维护性。
装饰 模式
的好处
装饰模式(Decorator Pattern)是一种结构型设计模式,它允许你动态地将责任附加到对象上。装饰模式提供了比继承更有弹性的替代方案来扩展对象的功能。以下是装饰模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 动态扩展对象功能
好处:装饰模式允许在运行时动态地扩展对象的功能,而不需要修改对象的类。这比静态继承更加灵活。
示例:在一个图形编辑器中,可以动态地为图形对象添加边框、阴影等装饰,而不需要修改图形对象的类。
- 遵循开闭原则
好处:装饰模式遵循开闭原则(Open/Closed Principle),即软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放,对修改关闭。通过使用装饰模式,可以在不修改现有代码的情况下扩展系统的功能。
示例:在一个文本处理系统中,可以通过装饰模式为文本对象添加不同的格式(如加粗、斜体、下划线),而不需要修改文本对象的类。
- 组合不同的装饰
好处:装饰模式允许通过组合不同的装饰对象来实现复杂的功能。每个装饰对象只负责一个特定的功能,通过组合多个装饰对象,可以实现复杂的功能。
示例:在一个咖啡订单系统中,可以通过组合不同的装饰对象(如牛奶、糖、巧克力)来创建不同口味的咖啡,而不需要为每种口味的咖啡创建新的类。
- 替代继承
好处:装饰模式提供了比继承更有弹性的替代方案来扩展对象的功能。通过使用装饰模式,可以避免继承层次过深的问题,使得系统更加灵活和易于维护。
示例:在一个图形库中,可以通过装饰模式为图形对象添加不同的功能(如旋转、缩放、平移),而不需要通过继承来扩展图形对象的功能。
- 单一职责原则
好处:装饰模式通过将不同的功能分离到不同的装饰类中,使得每个装饰类只负责一个特定的功能,符合单一职责原则(Single Responsibility Principle)。
示例:在一个日志记录系统中,可以通过装饰模式为日志对象添加不同的功能(如格式化、加密、压缩),每个装饰类只负责一个特定的功能,使得代码更加清晰和易于维护。
- 提高代码的可读性和可维护性
好处:装饰模式通过将装饰逻辑封装在装饰类中,使得代码更加清晰和易于理解。装饰类负责装饰逻辑,客户端代码负责业务逻辑,两者职责分明。
示例:在一个用户界面设计工具中,可以通过装饰模式为界面组件添加不同的装饰(如边框、背景色、阴影),使得代码更加清晰和易于理解。
- 灵活的对象功能扩展
好处:装饰模式允许在不改变对象接口的情况下,灵活地扩展对象的功能。客户端可以根据需要选择和组合不同的装饰对象,从而灵活地扩展对象的功能。
示例:在一个文件处理系统中,可以通过装饰模式为文件对象添加不同的功能(如加密、压缩、校验),客户端可以根据需要选择和组合不同的装饰对象。
总结
装饰模式的主要好处包括:
动态扩展对象功能:允许在运行时动态地扩展对象的功能,而不需要修改对象的类。
遵循开闭原则:可以在不修改现有代码的情况下扩展系统的功能。
组合不同的装饰:允许通过组合不同的装饰对象来实现复杂的功能。
替代继承:提供了比继承更有弹性的替代方案来扩展对象的功能。
单一职责原则:将不同的功能分离到不同的装饰类中,使得每个装饰类只负责一个特定的功能。
提高代码的可读性和可维护性:将装饰逻辑封装在装饰类中,使得代码更加清晰和易于理解。
灵活的对象功能扩展:允许在不改变对象接口的情况下,灵活地扩展对象的功能。
通过使用装饰模式,可以灵活地扩展对象的功能,提高代码的灵活性和可维护性。
门面 模式 (也叫 外观模式)
的好处
门面模式(Facade Pattern)是一种结构型设计模式,它为子系统中的一组接口提供一个统一的高层接口,使得子系统更容易使用。以下是门面模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 简化接口
好处:门面模式通过提供一个简单的接口,隐藏了子系统的复杂性,使得客户端可以更容易地使用子系统。
示例:在一个复杂的图形库中,可能有多个类和接口来处理图形的绘制、变换和渲染。通过门面模式,可以提供一个简单的接口来封装这些复杂的操作,使得客户端可以更容易地使用图形库。
- 降低耦合
好处:门面模式降低了客户端与子系统之间的耦合度。客户端只需要与门面接口交互,而不需要直接与子系统的多个类交互。
示例:在一个电子商务系统中,订单处理可能涉及多个子系统(如库存管理、支付处理、物流管理)。通过门面模式,可以提供一个统一的订单处理接口,使得客户端只需要与这个接口交互,而不需要直接与各个子系统交互。
- 提高可维护性
好处:门面模式通过将复杂的子系统接口封装在门面类中,使得代码更加清晰和易于维护。任何对子系统的修改都可以通过门面类进行隔离,减少对客户端代码的影响。
示例:在一个视频播放应用中,视频播放可能涉及多个子系统(如解码、渲染、音频处理)。通过门面模式,可以提供一个统一的视频播放接口,使得客户端代码更加清晰和易于维护。
- 提高可扩展性
好处:门面模式通过提供一个统一的接口,使得子系统的扩展更加容易。可以在不修改客户端代码的情况下,扩展或替换子系统的功能。
示例:在一个家庭自动化系统中,可能涉及多个子系统(如照明控制、温度控制、安全监控)。通过门面模式,可以提供一个统一的家庭自动化接口,使得可以在不修改客户端代码的情况下,添加新的子系统或替换现有子系统。
- 提高代码的可读性
好处:门面模式通过提供一个简单的接口,使得代码更加清晰和易于理解。客户端代码只需要调用门面接口,而不需要了解子系统的复杂实现。
示例:在一个银行系统中,可能涉及多个子系统(如账户管理、交易处理、贷款管理)。通过门面模式,可以提供一个统一的银行服务接口,使得客户端代码更加清晰和易于理解。
- 便于测试
好处:门面模式通过提供一个统一的接口,使得测试更加容易。可以通过测试门面接口来验证子系统的功能,而不需要直接测试子系统的多个类。
示例:在一个邮件发送系统中,邮件发送可能涉及多个子系统(如邮件格式化、SMTP发送、日志记录)。通过门面模式,可以提供一个统一的邮件发送接口,使得可以通过测试这个接口来验证邮件发送的功能。
- 隐藏子系统的实现细节
好处:门面模式通过提供一个统一的接口,隐藏了子系统的实现细节,使得客户端不需要了解子系统的内部实现。
示例:在一个图书馆管理系统中,可能涉及多个子系统(如书籍管理、借阅管理、用户管理)。通过门面模式,可以提供一个统一的图书馆服务接口,使得客户端不需要了解各个子系统的内部实现。
总结
门面模式的主要好处包括:
简化接口:通过提供一个简单的接口,隐藏子系统的复杂性,使得客户端可以更容易地使用子系统。
降低耦合:降低客户端与子系统之间的耦合度,客户端只需要与门面接口交互。
提高可维护性:将复杂的子系统接口封装在门面类中,使得代码更加清晰和易于维护。
提高可扩展性:通过提供一个统一的接口,使得子系统的扩展更加容易。
提高代码的可读性:通过提供一个简单的接口,使得代码更加清晰和易于理解。
便于测试:通过提供一个统一的接口,使得测试更加容易。
隐藏子系统的实现细节:通过提供一个统一的接口,隐藏子系统的实现细节,使得客户端不需要了解子系统的内部实现。
通过使用门面模式,可以简化接口、降低耦合、提高可维护性和可扩展性,从而提高系统的灵活性和可维护性。
组合 模式
的好处
组合模式(Composite Pattern)是一种结构型设计模式,它允许你将对象组合成树形结构来表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。以下是组合模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 统一处理单个对象和组合对象
好处:组合模式使得用户可以一致地对待单个对象和组合对象。用户可以使用相同的接口来处理单个对象和组合对象,而不需要关心它们的具体类型。
示例:在一个图形编辑器中,可以将基本图形(如线条、圆形、矩形)和组合图形(由多个基本图形组成)统一处理。用户可以通过相同的接口来操作单个图形和组合图形。
- 简化客户端代码
好处:组合模式通过统一的接口简化了客户端代码。客户端代码可以忽略对象组合的复杂性,只需处理组件接口,而不需要分别处理单个对象和组合对象。
示例:在一个文件系统中,可以将文件和文件夹统一处理。用户可以通过相同的接口来操作文件和文件夹,而不需要分别处理文件和文件夹的不同操作。
- 便于添加新类型的组件
好处:组合模式使得添加新类型的组件变得容易。通过实现组件接口,可以方便地添加新的叶子节点或组合节点,而不需要修改现有代码。
示例:在一个组织结构管理系统中,可以将员工和部门统一处理。通过实现组件接口,可以方便地添加新的员工类型或部门类型,而不需要修改现有的组织结构管理代码。
- 提高系统的灵活性
好处:组合模式通过将对象组合成树形结构,提高了系统的灵活性。用户可以动态地创建和修改对象的组合结构,而不需要修改对象的类定义。
示例:在一个图形设计软件中,可以将基本图形和组合图形动态地组合成复杂的图形结构。用户可以通过拖放操作来创建和修改图形的组合结构,而不需要修改图形类的定义。
- 支持递归结构
好处:组合模式支持递归结构,可以方便地处理递归层次的对象组合。通过递归调用组件接口,可以方便地遍历和操作对象的组合结构。
示例:在一个菜单系统中,可以将菜单项和子菜单统一处理。用户可以通过递归调用组件接口来遍历和操作菜单项和子菜单的组合结构。
- 符合单一职责原则
好处:组合模式通过将组合对象和叶子对象的职责分离,使得每个类只负责一个特定的功能,符合单一职责原则(Single Responsibility Principle)。
示例:在一个图形库中,可以将基本图形和组合图形的职责分离。基本图形类只负责绘制单个图形,而组合图形类负责管理和绘制多个图形的组合。
- 提高代码的可读性和可维护性
好处:组合模式通过将对象组合成树形结构,使得代码更加清晰和易于理解。用户可以通过树形结构直观地理解对象的组合关系,提高代码的可读性和可维护性。
示例:在一个项目管理系统中,可以将任务和子任务统一处理。用户可以通过树形结构直观地查看和管理任务和子任务的关系,提高项目管理的效率和可维护性。
总结
组合模式的主要好处包括:
统一处理单个对象和组合对象:使得用户可以一致地对待单个对象和组合对象。
简化客户端代码:通过统一的接口简化了客户端代码,客户端代码可以忽略对象组合的复杂性。
便于添加新类型的组件:通过实现组件接口,可以方便地添加新的叶子节点或组合节点。
提高系统的灵活性:通过将对象组合成树形结构,提高了系统的灵活性。
支持递归结构:可以方便地处理递归层次的对象组合。
符合单一职责原则:通过将组合对象和叶子对象的职责分离,使得每个类只负责一个特定的功能。
提高代码的可读性和可维护性:通过将对象组合成树形结构,使得代码更加清晰和易于理解。
通过使用组合模式,可以更好地组织和管理复杂的对象结构,提高代码的灵活性和可维护性。
享元 模式
的好处
享元模式(Flyweight Pattern)是一种结构型设计模式,它通过共享对象来减少内存消耗。享元模式适用于大量细粒度对象的场景,通过共享相同的对象来减少内存开销。以下是享元模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 减少内存消耗
好处:享元模式通过共享相同的对象来减少内存消耗。对于大量细粒度对象,享元模式可以显著减少内存占用,从而提高系统性能。
示例:在一个文本编辑器中,每个字符都可以作为一个对象。如果每个字符都独立存储,会占用大量内存。通过享元模式,可以为每个字符创建一个享元对象,然后在整个文本中共享这些对象,从而减少内存消耗。
- 提高性能
好处:由于享元模式减少了内存消耗,因此可以提高系统的性能。特别是在需要大量创建相同或相似对象的场景中,享元模式可以显著提高系统的响应速度和处理能力。
示例:在一个图形应用中,可以为每种图形(如圆形、矩形)创建一个享元对象,然后在整个应用中共享这些对象,从而提高绘图性能。
- 支持大量细粒度对象
好处:享元模式适用于需要大量细粒度对象的场景。通过共享对象,享元模式可以有效管理和使用大量细粒度对象,从而提高系统的可扩展性和可维护性。
示例:在一个游戏开发中,可以为每种游戏元素(如树木、石头)创建一个享元对象,然后在整个游戏场景中共享这些对象,从而支持大量细粒度的游戏元素。
- 分离内在状态和外在状态
好处:享元模式将对象的状态分为内在状态和外在状态。内在状态是可以共享的部分,存储在享元对象内部;外在状态是不能共享的部分,由客户端在使用享元对象时传递。通过分离内在状态和外在状态,享元模式可以更好地管理对象的状态。
示例:在一个文本处理应用中,字符的字体和大小可以作为内在状态共享,而字符的位置和颜色可以作为外在状态由客户端传递。
- 提高系统的灵活性和可维护性
好处:享元模式通过共享对象和分离状态,提高了系统的灵活性和可维护性。客户端可以动态地传递外在状态,从而灵活地使用享元对象。同时,享元模式减少了对象的数量,使得系统更容易维护。
示例:在一个图形应用中,可以动态地传递图形的位置和颜色,从而灵活地使用共享的图形对象,提高系统的灵活性和可维护性。
- 统一管理共享对象
好处:享元模式通过享元工厂统一管理共享对象,确保共享对象的唯一性和一致性。享元工厂负责创建和管理享元对象,客户端通过享元工厂获取共享对象。
示例:在一个字符处理系统中,可以通过享元工厂统一管理字符对象,确保每个字符对象在系统中只有一个实例,从而提高系统的内存利用率和一致性。
总结
享元模式的主要好处包括:
减少内存消耗:通过共享相同的对象来减少内存消耗,适用于大量细粒度对象的场景。
提高性能:由于减少了内存消耗,可以显著提高系统的响应速度和处理能力。
支持大量细粒度对象:有效管理和使用大量细粒度对象,提高系统的可扩展性和可维护性。
分离内在状态和外在状态:通过分离状态,更好地管理对象的状态。
提高系统的灵活性和可维护性:通过共享对象和分离状态,提高系统的灵活性和可维护性。
统一管理共享对象:通过享元工厂统一管理共享对象,确保共享对象的唯一性和一致性。
通过使用享元模式,可以有效管理和使用大量细粒度对象,从而提高系统的性能和可扩展性。
策略 模式
的好处
策略模式(Strategy Pattern)是一种行为型设计模式,它定义了一系列算法,并将每个算法封装起来,使它们可以相互替换。策略模式使得算法可以独立于使用它的客户端而变化。以下是策略模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 遵循开闭原则
好处:策略模式遵循开闭原则(Open/Closed Principle),即软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放,对修改关闭。通过使用策略模式,可以在不修改现有代码的情况下添加新的算法。
示例:在一个支付系统中,可以通过策略模式定义不同的支付方式(如信用卡支付、支付宝支付、微信支付)。当需要添加新的支付方式时,只需添加新的策略类,而不需要修改现有的支付代码。
- 消除条件语句
好处:策略模式通过将算法封装在独立的策略类中,消除了在客户端代码中使用条件语句来选择算法的需求。这样可以简化代码,提高代码的可读性和可维护性。
示例:在一个排序系统中,可以通过策略模式定义不同的排序算法(如快速排序、归并排序、冒泡排序)。客户端代码不需要使用条件语句来选择排序算法,而是通过策略模式动态地选择和切换排序算法。
- 提高代码的灵活性
好处:策略模式通过将算法封装在独立的策略类中,使得算法可以独立于使用它的客户端而变化。这样可以提高代码的灵活性,允许在运行时动态地选择和切换算法。
示例:在一个图形渲染系统中,可以通过策略模式定义不同的渲染算法(如光栅化渲染、光线追踪渲染)。客户端代码可以在运行时动态地选择和切换渲染算法,从而提高系统的灵活性。
- 复用算法代码
好处:策略模式通过将算法封装在独立的策略类中,可以复用算法代码。不同的客户端代码可以共享相同的策略类,从而提高代码的复用性。
示例:在一个数据压缩系统中,可以通过策略模式定义不同的压缩算法(如ZIP压缩、RAR压缩、GZIP压缩)。不同的客户端代码可以共享相同的压缩算法策略类,从而提高代码的复用性。
- 提高系统的可扩展性
好处:策略模式通过将算法封装在独立的策略类中,使得系统更加易于扩展。可以方便地添加新的策略类,而不需要修改现有代码,从而提高系统的可扩展性。
示例:在一个推荐系统中,可以通过策略模式定义不同的推荐算法(如基于内容的推荐、协同过滤推荐、混合推荐)。当需要添加新的推荐算法时,只需添加新的策略类,而不需要修改现有的推荐系统代码。
- 符合单一职责原则
好处:策略模式通过将不同的算法封装在独立的策略类中,使得每个策略类只负责一个特定的算法,符合单一职责原则(Single Responsibility Principle)。
示例:在一个路径规划系统中,可以通过策略模式定义不同的路径规划算法(如Dijkstra算法、A*算法、Bellman-Ford算法)。每个策略类只负责一个特定的路径规划算法,使得代码更加清晰和易于维护。
- 提高代码的可读性和可维护性
好处:策略模式通过将算法封装在独立的策略类中,使得代码更加清晰和易于理解。客户端代码只需要调用策略接口,而不需要了解具体的算法实现。
示例:在一个文本处理系统中,可以通过策略模式定义不同的文本处理算法(如文本加密、文本压缩、文本格式化)。客户端代码只需要调用策略接口,而不需要了解具体的文本处理算法实现,从而提高代码的可读性和可维护性。
总结
策略模式的主要好处包括:
遵循开闭原则:可以在不修改现有代码的情况下添加新的算法。
消除条件语句:通过将算法封装在独立的策略类中,消除了在客户端代码中使用条件语句来选择算法的需求。
提高代码的灵活性:使得算法可以独立于使用它的客户端而变化,允许在运行时动态地选择和切换算法。
复用算法代码:不同的客户端代码可以共享相同的策略类,从而提高代码的复用性。
提高系统的可扩展性:可以方便地添加新的策略类,而不需要修改现有代码。
符合单一职责原则:每个策略类只负责一个特定的算法,使得代码更加清晰和易于维护。
提高代码的可读性和可维护性:客户端代码只需要调用策略接口,而不需要了解具体的算法实现。
通过使用策略模式,可以灵活地选择和切换算法,提高代码的灵活性、可读性和可维护性。
观察者 模式
的好处
观察者模式(Observer Pattern)是一种行为型设计模式,它定义了一种一对多的依赖关系,让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。当主题对象的状态发生变化时,所有依赖于它的观察者对象都会得到通知并自动更新。以下是观察者模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 解耦观察者和被观察者
好处:观察者模式将观察者对象与被观察者对象解耦,使得它们可以独立变化。被观察者不需要知道具体的观察者,只需要维护一个观察者列表并通知它们。
示例:在一个新闻发布系统中,新闻发布者(被观察者)不需要知道具体的订阅者(观察者),只需要在有新新闻时通知所有订阅者。
- 动态添加和移除观察者
好处:观察者模式允许在运行时动态添加和移除观察者对象。这样可以灵活地管理观察者列表,适应系统的变化。
示例:在一个股票价格监控系统中,用户可以动态地订阅或取消订阅股票价格的变化通知。
- 支持广播通信
好处:观察者模式支持广播通信,被观察者对象可以向所有注册的观察者对象发送通知。这样可以确保所有观察者对象都能及时接收到状态变化的通知。
示例:在一个聊天应用中,当有新消息时,服务器(被观察者)可以向所有在线用户(观察者)广播新消息。
- 符合开闭原则
好处:观察者模式遵循开闭原则(Open/Closed Principle),即软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放,对修改关闭。通过使用观察者模式,可以在不修改现有代码的情况下添加新的观察者。
示例:在一个天气预报系统中,可以通过观察者模式添加新的显示设备(如手机、平板、电脑),而不需要修改天气预报发布者的代码。
- 提高系统的灵活性和可扩展性
好处:观察者模式通过解耦观察者和被观察者,提高了系统的灵活性和可扩展性。可以方便地扩展系统的功能,而不需要修改现有代码。
示例:在一个社交媒体平台中,可以通过观察者模式添加新的通知方式(如邮件通知、短信通知、推送通知),而不需要修改社交媒体平台的核心代码。
- 支持多级联动更新
好处:观察者模式支持多级联动更新,当一个被观察者对象的状态发生变化时,可以触发多个观察者对象的更新,从而实现复杂的联动效果。
示例:在一个图形用户界面(GUI)系统中,可以通过观察者模式实现窗口组件的联动更新。当一个组件的状态发生变化时,可以通知其他相关组件进行更新。
- 提高代码的可读性和可维护性
好处:观察者模式通过将通知逻辑封装在被观察者对象中,使得代码更加清晰和易于理解。观察者对象只需要实现更新方法,而不需要关心通知的具体实现。
示例:在一个电子商务系统中,可以通过观察者模式实现订单状态的通知逻辑。订单对象(被观察者)负责通知所有相关的观察者(如库存管理、物流管理、用户通知),使得代码更加清晰和易于维护。
总结
观察者模式的主要好处包括:
解耦观察者和被观察者:将观察者对象与被观察者对象解耦,使得它们可以独立变化。
动态添加和移除观察者:允许在运行时动态添加和移除观察者对象,灵活地管理观察者列表。
支持广播通信:被观察者对象可以向所有注册的观察者对象发送通知,确保所有观察者对象都能及时接收到状态变化的通知。
符合开闭原则:可以在不修改现有代码的情况下添加新的观察者。
提高系统的灵活性和可扩展性:通过解耦观察者和被观察者,提高了系统的灵活性和可扩展性。
支持多级联动更新:当一个被观察者对象的状态发生变化时,可以触发多个观察者对象的更新,实现复杂的联动效果。
提高代码的可读性和可维护性:将通知逻辑封装在被观察者对象中,使得代码更加清晰和易于理解。
通过使用观察者模式,可以实现对象之间的松耦合,提高系统的灵活性和可维护性。
责任链 模式
的好处
责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)是一种行为型设计模式,它允许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。将这些对象连成一条链,并沿着这条链传递请求,直到有一个对象处理它为止。以下是责任链模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 解耦请求的发送者和接收者
好处:责任链模式将请求的发送者和接收者解耦,使得发送者不需要知道具体的接收者是谁,也不需要知道请求是如何被处理的。
示例:在一个客户服务系统中,客户的请求可以被不同的服务代表处理。通过责任链模式,客户的请求可以沿着服务代表链传递,直到有一个服务代表处理它。客户不需要知道具体是哪个服务代表处理了请求。
- 动态组合处理对象
好处:责任链模式允许动态地组合处理对象,可以在运行时改变链的结构,增加或删除处理对象。
示例:在一个审批流程系统中,不同的审批步骤可以由不同的审批人处理。通过责任链模式,可以动态地组合审批人,改变审批流程的顺序,增加或删除审批步骤。
- 提高系统的灵活性和可扩展性
好处:责任链模式通过将处理逻辑分散到不同的处理对象中,提高了系统的灵活性和可扩展性。可以方便地添加新的处理对象,而不需要修改现有代码。
示例:在一个日志记录系统中,不同的日志级别(如DEBUG、INFO、ERROR)可以由不同的日志处理器处理。通过责任链模式,可以方便地添加新的日志处理器,而不需要修改现有的日志记录代码。
- 符合单一职责原则
好处:责任链模式通过将不同的处理逻辑分散到不同的处理对象中,使得每个处理对象只负责处理特定类型的请求,符合单一职责原则(Single Responsibility Principle)。
示例:在一个请求处理系统中,不同类型的请求(如认证请求、授权请求、业务请求)可以由不同的处理对象处理。每个处理对象只负责处理特定类型的请求,使得代码更加清晰和易于维护。
- 提高代码的可读性和可维护性
好处:责任链模式通过将处理逻辑分散到不同的处理对象中,使得代码更加清晰和易于理解。每个处理对象只需要处理自己的部分,而不需要关心整个处理过程。
示例:在一个表单验证系统中,不同的验证规则(如必填字段验证、格式验证、范围验证)可以由不同的验证处理器处理。每个验证处理器只需要处理自己的验证规则,使得代码更加清晰和易于维护。
- 支持多种请求处理方式
好处:责任链模式允许多个处理对象对同一个请求进行处理,可以实现多种请求处理方式。请求可以沿着链传递,直到有一个处理对象处理它为止。
示例:在一个事件处理系统中,不同的事件处理器可以处理不同类型的事件。通过责任链模式,事件可以沿着处理器链传递,直到有一个处理器处理它为止。
- 提高系统的可测试性
好处:责任链模式通过将处理逻辑分散到不同的处理对象中,使得每个处理对象可以独立测试。可以单独测试每个处理对象的处理逻辑,而不需要测试整个处理链。
示例:在一个请求过滤系统中,不同的过滤器可以过滤不同类型的请求。通过责任链模式,可以单独测试每个过滤器的过滤逻辑,提高系统的可测试性。
总结
责任链模式的主要好处包括:
解耦请求的发送者和接收者:将请求的发送者和接收者解耦,使得发送者不需要知道具体的接收者是谁。
动态组合处理对象:允许动态地组合处理对象,可以在运行时改变链的结构,增加或删除处理对象。
提高系统的灵活性和可扩展性:通过将处理逻辑分散到不同的处理对象中,提高了系统的灵活性和可扩展性。
符合单一职责原则:每个处理对象只负责处理特定类型的请求,使得代码更加清晰和易于维护。
提高代码的可读性和可维护性:将处理逻辑分散到不同的处理对象中,使得代码更加清晰和易于理解。
支持多种请求处理方式:允许多个处理对象对同一个请求进行处理,可以实现多种请求处理方式。
提高系统的可测试性:每个处理对象可以独立测试,提高系统的可测试性。
通过使用责任链模式,可以实现请求的灵活处理,提高系统的灵活性、可扩展性和可维护性。
模板方法 模式
的好处
模板方法模式(Template Method Pattern)是一种行为型设计模式,它定义了一个操作中的算法骨架,而将一些步骤延迟到子类中。模板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。以下是模板方法模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 代码复用
好处:模板方法模式通过将通用的算法骨架定义在基类中,子类可以复用这些通用的代码,而只需要实现特定的步骤。这样可以减少代码重复,提高代码的复用性。
示例:在一个数据处理系统中,可以定义一个通用的数据处理算法骨架,包括数据读取、数据处理和数据写入等步骤。不同的数据处理子类可以复用这些通用的步骤,而只需要实现特定的数据处理逻辑。
- 遵循开闭原则
好处:模板方法模式遵循开闭原则(Open/Closed Principle),即软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放,对修改关闭。通过使用模板方法模式,可以在不修改现有代码的情况下,通过子类扩展新的行为。
示例:在一个报告生成系统中,可以定义一个通用的报告生成算法骨架,包括数据收集、数据分析和报告生成等步骤。不同的报告生成子类可以在不修改基类的情况下,通过实现特定的步骤来生成不同类型的报告。
- 提高代码的灵活性
好处:模板方法模式通过将算法的具体实现延迟到子类中,使得算法的实现更加灵活。可以通过子类的实现来改变算法的某些步骤,而不需要修改算法的整体结构。
示例:在一个游戏开发中,可以定义一个通用的游戏初始化算法骨架,包括加载资源、初始化场景和启动游戏等步骤。不同的游戏子类可以通过实现特定的步骤来初始化不同类型的游戏。
- 符合单一职责原则
好处:模板方法模式通过将通用的算法骨架和具体的实现步骤分离,使得每个类只负责一个特定的功能,符合单一职责原则(Single Responsibility Principle)。
示例:在一个文件处理系统中,可以定义一个通用的文件处理算法骨架,包括文件打开、文件处理和文件关闭等步骤。不同的文件处理子类可以通过实现特定的步骤来处理不同类型的文件。
- 提高代码的可读性和可维护性
好处:模板方法模式通过将算法的骨架和具体的实现步骤分离,使得代码更加清晰和易于理解。基类定义了算法的整体结构,子类实现了具体的步骤,使得代码更加模块化和易于维护。
示例:在一个用户认证系统中,可以定义一个通用的认证算法骨架,包括输入验证、身份验证和权限检查等步骤。不同的认证子类可以通过实现特定的步骤来实现不同的认证方式(如用户名密码认证、OAuth认证)。
- 允许子类实现细节
好处:模板方法模式允许子类实现算法的具体细节,而不需要改变算法的整体结构。这样可以在保持算法一致性的同时,实现不同的细节处理。
示例:在一个数据导入系统中,可以定义一个通用的数据导入算法骨架,包括数据读取、数据转换和数据存储等步骤。不同的数据导入子类可以通过实现特定的步骤来导入不同格式的数据(如CSV、XML、JSON)。
- 控制反转
好处:模板方法模式实现了控制反转(Inversion of Control),即基类控制算法的执行流程,而具体的实现步骤由子类提供。这样可以更好地控制算法的执行流程,提高代码的灵活性。
示例:在一个任务调度系统中,可以定义一个通用的任务调度算法骨架,包括任务选择、任务执行和任务完成等步骤。不同的任务调度子类可以通过实现特定的步骤来调度不同类型的任务。
总结
模板方法模式的主要好处包括:
代码复用:通过将通用的算法骨架定义在基类中,子类可以复用这些通用的代码。
遵循开闭原则:可以在不修改现有代码的情况下,通过子类扩展新的行为。
提高代码的灵活性:通过将算法的具体实现延迟到子类中,使得算法的实现更加灵活。
符合单一职责原则:通过将通用的算法骨架和具体的实现步骤分离,使得每个类只负责一个特定的功能。
提高代码的可读性和可维护性:通过将算法的骨架和具体的实现步骤分离,使得代码更加清晰和易于理解。
允许子类实现细节:允许子类实现算法的具体细节,而不需要改变算法的整体结构。
控制反转:基类控制算法的执行流程,而具体的实现步骤由子类提供。
通过使用模板方法模式,可以实现算法的复用和扩展,提高代码的灵活性、可读性和可维护性。
状态 模式
的好处
状态模式(State Pattern)是一种行为型设计模式,它允许对象在其内部状态改变时改变其行为。状态模式将状态的行为封装在独立的状态类中,使得对象的行为可以随着状态的改变而改变。以下是状态模式的主要好处,并结合示例进行说明:
- 遵循开闭原则
好处:状态模式遵循开闭原则(Open/Closed Principle),即软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放,对修改关闭。通过使用状态模式,可以在不修改现有代码的情况下添加新的状态和行为。
示例:在一个文档编辑器中,可以定义不同的文档状态(如编辑状态、只读状态、锁定状态)。当需要添加新的状态时,只需添加新的状态类,而不需要修改现有的文档类代码。
- 消除条件语句
好处:状态模式通过将状态的行为封装在独立的状态类中,消除了在上下文类中使用条件语句来选择行为的需求。这样可以简化代码,提高代码的可读性和可维护性。
示例:在一个订单处理系统中,可以定义不同的订单状态(如新订单、处理中、已发货、已完成)。订单类不需要使用条件语句来选择行为,而是通过状态模式动态地选择和切换订单状态。
- 提高代码的灵活性
好处:状态模式通过将状态的行为封装在独立的状态类中,使得状态的行为可以独立于上下文类而变化。这样可以提高代码的灵活性,允许在运行时动态地选择和切换状态。
示例:在一个电梯控制系统中,可以定义不同的电梯状态(如停止状态、运行状态、维护状态)。电梯类可以在运行时动态地选择和切换电梯状态,从而提高系统的灵活性。
- 符合单一职责原则
好处:状态模式通过将不同的状态行为封装在独立的状态类中,使得每个状态类只负责一个特定的状态行为,符合单一职责原则(Single Responsibility Principle)。
示例:在一个用户认证系统中,可以定义不同的认证状态(如未认证、认证中、已认证)。每个状态类只负责一个特定的认证行为,使得代码更加清晰和易于维护。
- 提高代码的可读性和可维护性
好处:状态模式通过将状态的行为封装在独立的状态类中,使得代码更加清晰和易于理解。上下文类定义了状态的切换逻辑,状态类实现了具体的状态行为,使得代码更加模块化和易于维护。
示例:在一个游戏开发中,可以定义不同的游戏状态(如开始状态、暂停状态、结束状态)。游戏类定义了状态的切换逻辑,状态类实现了具体的游戏行为,使得代码更加清晰和易于维护。
- 允许状态的局部变化
好处:状态模式允许状态的局部变化,而不需要影响其他状态。可以通过修改或扩展某个状态类来改变其行为,而不需要修改其他状态类的代码。
示例:在一个任务管理系统中,可以定义不同的任务状态(如待办、进行中、已完成)。当需要修改某个状态的行为时,只需修改对应的状态类,而不需要修改其他状态类的代码。
- 提高系统的可扩展性
好处:状态模式通过将状态的行为封装在独立的状态类中,使得系统更加易于扩展。可以方便地添加新的状态和行为,而不需要修改现有代码,从而提高系统的可扩展性。
示例:在一个交通信号控制系统中,可以定义不同的信号灯状态(如红灯、绿灯、黄灯)。当需要添加新的信号灯状态时,只需添加新的状态类,而不需要修改现有的信号灯类代码。
总结
状态模式的主要好处包括:
遵循开闭原则:可以在不修改现有代码的情况下添加新的状态和行为。
消除条件语句:通过将状态的行为封装在独立的状态类中,消除了在上下文类中使用条件语句来选择行为的需求。
提高代码的灵活性:使得状态的行为可以独立于上下文类而变化,允许在运行时动态地选择和切换状态。
符合单一职责原则:每个状态类只负责一个特定的状态行为,使得代码更加清晰和易于维护。
提高代码的可读性和可维护性:将状态的行为封装在独立的状态类中,使得代码更加清晰和易于理解。
允许状态的局部变化:允许状态的局部变化,而不需要影响其他状态。
提高系统的可扩展性:可以方便地添加新的状态和行为,而不需要修改现有代码。
通过使用状态模式,可以实现对象行为的灵活切换,提高代码的灵活性、可读性和可维护性。
状态模式 我在 那篇博文中一直没太看懂那个例子,这里有个更加清晰的例子,附在下边:
定义状态接口
#include <iostream>
#include <memory>
// 状态接口
class ElevatorState {
public:
virtual ~ElevatorState() = default;
virtual void start() = 0;
virtual void stop() = 0;
virtual void maintain() = 0;
};
实现具体状态类
// 具体状态类:停止状态
class StoppedState : public ElevatorState {
public:
void start() override {
std::cout << "Elevator is starting." << std::endl;
}
void stop() override {
std::cout << "Elevator is already stopped." << std::endl;
}
void maintain() override {
std::cout << "Elevator is under maintenance." << std::endl;
}
};
// 具体状态类:运行状态
class RunningState : public ElevatorState {
public:
void start() override {
std::cout << "Elevator is already running." << std::endl;
}
void stop() override {
std::cout << "Elevator is stopping." << std::endl;
}
void maintain() override {
std::cout << "Elevator cannot be maintained while running." << std::endl;
}
};
// 具体状态类:维护状态
class MaintenanceState : public ElevatorState {
public:
void start() override {
std::cout << "Elevator cannot start while under maintenance." << std::endl;
}
void stop() override {
std::cout << "Elevator is already stopped for maintenance." << std::endl;
}
void maintain() override {
std::cout << "Elevator is already under maintenance." << std::endl;
}
};
实现上下文类
// 上下文类
class ElevatorContext {
public:
ElevatorContext(std::unique_ptr<ElevatorState> state) : state_(std::move(state)) {}
void setState(std::unique_ptr<ElevatorState> state) {
state_ = std::move(state);
}
void start() {
state_->start();
}
void stop() {
state_->stop();
}
void maintain() {
state_->maintain();
}
private:
std::unique_ptr<ElevatorState> state_;
};
使用状态模式
int main() {
ElevatorContext elevator(std::make_unique<StoppedState>());
elevator.start();
elevator.setState(std::make_unique<RunningState>());
elevator.stop();
elevator.setState(std::make_unique<MaintenanceState>());
elevator.maintain();
return 0;
}
结语
也算完结了,这篇文章看起来比较冗长。主要示例占了快一半的篇幅,而且 每个点都是一句简洁的话(后边跟的是解释,当比较熟悉的时候也就不用看解释了), 所以虽然长,但是看起来也比较轻快
所以 写笔记的时候,要点得突出 这样才能既详细(有相应的解释),又简洁(可以一眼看到要点,复习的时候就比较快了)
还有一点总结
快速 学习一个新知识的几个点
1.一个 合适的例子
-简单,基本只包含要点,不包含其它复杂知识
-可以把这个知识 很明显的表达出来
2.这个知识的好处 以及 这个好处对应的使用场景