《设计模式》中文版：23种设计模式详解与案例应用

《设计模式》中文版详细介绍了23种设计模式，并通过实例研究展示这些模式在实际软件开发中的应用。设计模式分为创建型、结构型和行为型三类，它们是软件设计中解决特定问题的模板。以下内容将详细阐述这些设计模式的知识点。 ### 第1章 引言 #### 1.1 什么是设计模式 设计模式是面向对象软件设计中常见的问题的典型解决方案，是被广泛认可、经过反复使用和不断优化的代码设计经验。它帮助设计师在特定上下文中重复使用解决方案，以解决一般设计问题。 #### 1.2 Smalltalk MVC中的设计模式 MVC（Model-View-Controller）模式是设计模式的一个典型例子，用于将数据模型、用户界面和控制逻辑分离开来，提供一种结构化、易于管理的方式来构建应用程序。 #### 1.3 描述设计模式 设计模式的描述通常包括模式名称、问题、解决方案、效果和案例等。这些描述是基于模式定义中的关键概念，并且通常提供一个或多个实现示例。 #### 1.4 设计模式的编目 设计模式的编目是对其分类和组织的一种方式，通常分为创建型、结构型和行为型模式。这样的分类有助于开发者快速定位和理解不同类型的模式。 #### 1.5 组织编目 编目设计模式有利于将相似的模式归为一类，便于开发者理解和学习。比如，创建型模式都关注对象的实例化过程，结构型模式关注如何将对象和类组装成更大的结构，而行为型模式关注算法和对象间的责任分配。 #### 1.6 设计模式怎样解决设计问题 设计模式解决了多个层面的设计问题，比如寻找合适的对象、决定对象粒度、指定对象接口等。它还帮助设计师处理对象的实现、复用机制以及如何让设计支持变化。 ##### 1.6.1 寻找合适的对象 通过模式，我们可以更好地识别和定义设计中的对象以及它们的职责。 ##### 1.6.2 决定对象的粒度 设计模式有助于确定设计中对象的粗细程度，即对象粒度，以避免过于庞大或过于细碎的对象结构。 ##### 1.6.3 指定对象接口 设计模式常常涉及定义清晰、稳定的对象接口，以减少对象间的依赖并提供灵活性。 ##### 1.6.4 描述对象的实现 设计模式对实现细节提供了指导，可以帮助开发者避免实现上的缺陷，并鼓励更清晰、可维护的设计。 ##### 1.6.5 运用复用机制 设计模式鼓励代码复用，有助于减少冗余和提高开发效率。 ##### 1.6.6 关联运行时刻和编译时刻的结构 模式有助于建立稳定的设计，其中运行时的对象结构与编译时的结构紧密相关联。 ##### 1.6.7 设计应支持变化 设计模式特别强调设计的可扩展性和灵活性，以便能够适应需求的变化而不必大幅度修改系统。 #### 1.7 怎样选择设计模式 选择设计模式需要分析具体的设计问题和上下文，理解不同模式的适用场景和潜在影响。 #### 1.8 怎样使用设计模式 正确使用设计模式需要理解其核心原则和实现机制。开发者应该在适当的上下文中应用模式，而不是盲目地套用模式。 ### 第2章 实例研究：设计一个文档编辑器 本章节通过设计一个文档编辑器的实例，详细介绍了多种设计模式的应用。这些模式包括组合模式、策略模式、装饰器模式、抽象工厂模式、桥接模式、命令模式、迭代器模式、访问者模式等。每种模式都针对特定的设计问题提供了清晰的解决方案。 ### 第3章 创建型模式 创建型模式主要关注对象的创建过程。它们简化了对象的创建方式，控制了对象创建的流程，并隐藏了对象创建的细节，从而使得系统更加灵活。 #### 3.1 Abstract Factory（抽象工厂） 提供一个接口用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。 #### 3.2 Builder（生成器） 将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 #### 3.3 Factory Method（工厂方法） 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。工厂方法把实例化操作推迟到子类。 #### 3.4 Prototype（原型） 用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。 #### 3.5 Singleton（单件） 确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。 #### 3.6 创建型模式的讨论 创建型模式通过封装系统中对象的创建过程，增强了系统的可扩展性和灵活性。 ### 第4章 结构型模式 结构型模式关注如何组合类和对象以获得更大的结构。它们通常涉及对象的继承和组合关系，帮助开发者构建灵活、可维护的系统结构。 #### 4.1 Adapter（适配器） 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无间。 #### 4.2 Bridge（桥接） 将抽象部分与实现部分分离，使它们都可以独立地变化。 #### 4.3 Composite（组合） 将对象组合成树形结构以表示部分-整体的层次结构。组合让客户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。 #### 4.4 Decorator（装饰） 动态地给一个对象添加一些额外的职责。装饰模式在不改变对象自身的基础上给对象扩展功能。 #### 4.5 FACADE（外观） 提供一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口。外观定义了一个高层接口，让子系统更容易使用。 #### 4.6 Flyweight（享元） 运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。 #### 4.7 Proxy（代理） 为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。 #### 4.8 结构型模式的讨论 结构型模式通过组合接口或实现，可以帮助开发者构建复杂的结构，同时保持松耦合。 ### 第5章 行为型模式 行为型模式关注对象之间的通信模式。它们定义了对象之间的责任分配和协作方式，使得对象之间的交互更加清晰和有条理。 #### 5.1 CHAIN OF RESPONSIBILITY（职责链） 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。 #### 5.2 COMMAND（命令） 将请求封装为对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。 #### 5.3 INTERPRETER（解释器） 给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。 #### 5.4 ITERATOR（迭代器） 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。 #### 5.5 MEDIATOR（中介者） 用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。 #### 5.6 MEMENTO（备忘录） 在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。 #### 5.7 OBSERVER（观察者） 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。 #### 5.8 STATE（状态） 允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。 #### 5.9 STRATEGY（策略） 定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可相互替换。该模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。 #### 5.10 TEMPLATE METHOD（模板方法） 定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。 #### 5.11 VISITOR（访问者） 表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。 #### 5.12 行为型模式的讨论 行为型模式主要通过封装变化和职责分配来增强对象间通信的清晰性和灵活性，使系统更容易扩展和维护。 ### 第6章 结论 设计模式不仅提供了一套通用的设计词汇，而且还是书写文档和学习的辅助手段，也是重构和优化代码的目标。设计模式的通用性让它们跨越了编程语言的界限，成为了软件设计领域的通用语言。书中还简要介绍了模式的历史、模式界的现状，以及软件中模式的实践。 通过实例研究和详尽的分类讨论，设计模式为软件设计师提供了一种有效地组织和实现复杂系统的方法。掌握设计模式有助于提升代码质量和可维护性，是软件开发过程中的重要工具。