模式概念的基本原理與設(shè)計(jì)模式總結(jié)

35模式概念的基本原理與設(shè)計(jì)模式總結(jié)匯報(bào)人：XXX2023-12-22模式概念基本原理設(shè)計(jì)模式概述創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式行為型設(shè)計(jì)模式設(shè)計(jì)模式的比較與選擇模式概念基本原理01模式定義模式是指在特定環(huán)境下，解決某一類問(wèn)題的方案或方法。它描述了一個(gè)問(wèn)題及其解決方案的核心結(jié)構(gòu)和關(guān)系，可以被反復(fù)應(yīng)用于相似的問(wèn)題中。模式分類根據(jù)模式的應(yīng)用領(lǐng)域和抽象層次，可以將其分為設(shè)計(jì)模式、分析模式、架構(gòu)模式等。其中，設(shè)計(jì)模式是面向?qū)ο缶幊讨谐Ｓ玫囊环N模式，用于解決在軟件設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的一些典型問(wèn)題。模式的定義與分類模式識(shí)別與描述模式識(shí)別模式識(shí)別是指從觀察到的具體實(shí)例中，識(shí)別出其所遵循的抽象模式或規(guī)律。這需要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入分析，并提取出問(wèn)題的本質(zhì)特征和關(guān)鍵要素。模式描述模式描述是對(duì)識(shí)別出的模式進(jìn)行詳細(xì)的闡述和解釋，包括模式的結(jié)構(gòu)、功能、適用條件以及使用效果等。通過(guò)模式描述，可以更好地理解和應(yīng)用該模式。模式的應(yīng)用可以提高軟件設(shè)計(jì)的重用性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。在軟件開發(fā)過(guò)程中，可以根據(jù)問(wèn)題的特點(diǎn)和需求，選擇合適的模式進(jìn)行應(yīng)用，從而提高開發(fā)效率和軟件質(zhì)量。模式應(yīng)用使用模式可以帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì)：提高開發(fā)效率，減少重復(fù)工作；提高軟件質(zhì)量，降低維護(hù)成本；增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可適應(yīng)性；促進(jìn)團(tuán)隊(duì)之間的交流和協(xié)作。模式優(yōu)勢(shì)模式應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)模式概述02設(shè)計(jì)模式的概念設(shè)計(jì)模式是在軟件設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的一些問(wèn)題的解決方案。這些解決方案是眾多軟件開發(fā)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐和摸索，總結(jié)出來(lái)的一些優(yōu)秀的、可重用的設(shè)計(jì)思想和方法。設(shè)計(jì)模式的本質(zhì)設(shè)計(jì)模式的本質(zhì)是一種思想，它提供了一種通用的、可重用的解決方案，用于解決在軟件設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的一些特定問(wèn)題。設(shè)計(jì)模式的概念設(shè)計(jì)模式的分類主要用于描述對(duì)象之間的交互和通信，包括觀察者模式、迭代器模式、訪問(wèn)者模式、解釋器模式、模板方法模式、策略模式、狀態(tài)模式、責(zé)任鏈模式等。行為型模式主要用于創(chuàng)建對(duì)象，包括單例模式、工廠方法模式、抽象工廠模式、建造者模式、原型模式等。創(chuàng)建型模式主要用于處理類或?qū)ο蟮慕M合，包括適配器模式、橋接模式、組合模式、裝飾器模式、外觀模式、享元模式、代理模式等。結(jié)構(gòu)型模式設(shè)計(jì)模式的重要性提高軟件的可維護(hù)性設(shè)計(jì)模式使代碼更加清晰和易于理解，從而提高了軟件的可維護(hù)性。提高軟件的復(fù)用性設(shè)計(jì)模式提供了通用的解決方案，可以在不同的項(xiàng)目中重復(fù)使用，從而提高了軟件的復(fù)用性。提高軟件的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)模式使軟件更加靈活，可以更容易地添加新的功能和特性，從而提高了軟件的可擴(kuò)展性。提高軟件的開發(fā)效率設(shè)計(jì)模式提供了經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的解決方案，可以避免在開發(fā)過(guò)程中走彎路，從而提高了軟件的開發(fā)效率。創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式03定義一個(gè)用于創(chuàng)建對(duì)象的接口，讓子類決定實(shí)例化哪一個(gè)類。工廠方法使一個(gè)類的實(shí)例化延遲到其子類。定義在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，如果對(duì)象的創(chuàng)建邏輯比較復(fù)雜或者需要根據(jù)不同條件創(chuàng)建不同對(duì)象時(shí)，可以使用工廠方法模式。適用場(chǎng)景將對(duì)象的創(chuàng)建與使用分離，降低了系統(tǒng)的耦合度；使得系統(tǒng)更加靈活，易于擴(kuò)展和維護(hù)。優(yōu)點(diǎn)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，需要編寫更多的代碼；如果系統(tǒng)中存在大量的工廠類，會(huì)增加系統(tǒng)的開銷。缺點(diǎn)工廠方法模式適用場(chǎng)景當(dāng)系統(tǒng)需要?jiǎng)?chuàng)建一系列相關(guān)或互相依賴的對(duì)象時(shí)，可以使用抽象工廠模式。缺點(diǎn)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，需要編寫更多的代碼；如果系統(tǒng)中存在大量的產(chǎn)品族，會(huì)增加系統(tǒng)的開銷。優(yōu)點(diǎn)降低了系統(tǒng)的耦合度，使得系統(tǒng)更加靈活和可擴(kuò)展；可以方便地替換產(chǎn)品族。定義提供一個(gè)接口，用于創(chuàng)建相關(guān)或依賴對(duì)象的家族，而不需要明確指定具體類。抽象工廠模式缺點(diǎn)如果系統(tǒng)中存在多個(gè)單例對(duì)象，會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和維護(hù)成本；如果單例對(duì)象被意外銷毀或泄露，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或數(shù)據(jù)丟失。定義確保一個(gè)類僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)全局訪問(wèn)點(diǎn)。適用場(chǎng)景當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)類只需要一個(gè)對(duì)象時(shí)，可以使用單例模式。例如，配置文件的讀取、數(shù)據(jù)庫(kù)連接池等。優(yōu)點(diǎn)減少了系統(tǒng)的性能開銷，避免了頻繁的創(chuàng)建和銷毀對(duì)象；提供了全局訪問(wèn)點(diǎn)，方便使用。單例模式定義當(dāng)需要構(gòu)建的對(duì)象比較復(fù)雜，且構(gòu)建過(guò)程需要靈活配置時(shí)，可以使用建造者模式。適用場(chǎng)景優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)將一個(gè)復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過(guò)程可以創(chuàng)建不同的表示。增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，需要編寫更多的代碼；如果系統(tǒng)中存在大量的構(gòu)建器類，會(huì)增加系統(tǒng)的開銷。將對(duì)象的構(gòu)建與表示分離，降低了系統(tǒng)的耦合度；可以靈活地配置和構(gòu)建對(duì)象。建造者模式輸入標(biāo)題適用場(chǎng)景定義原型模式用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類，并且通過(guò)拷貝這些原型創(chuàng)建新的對(duì)象。如果原型對(duì)象比較復(fù)雜或者包含大量數(shù)據(jù)，拷貝過(guò)程可能會(huì)消耗較多的資源和時(shí)間；如果系統(tǒng)中存在大量的原型對(duì)象，會(huì)增加系統(tǒng)的開銷。減少了創(chuàng)建對(duì)象的成本和時(shí)間；可以方便地創(chuàng)建相似對(duì)象。當(dāng)創(chuàng)建對(duì)象的成本比較大或者需要頻繁地創(chuàng)建相似對(duì)象時(shí)，可以使用原型模式。缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式04意圖01將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個(gè)接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類可以一起工作。主要解決02在軟件系統(tǒng)中，常常要將一些"現(xiàn)存的對(duì)象"放到新的環(huán)境中，而新環(huán)境要求的接口是現(xiàn)對(duì)象不能滿足的。何時(shí)使用03系統(tǒng)需要使用現(xiàn)有的類，而此類的接口不符合系統(tǒng)的需要；想要建立一個(gè)可以重復(fù)使用的類，用于與一些彼此之間沒(méi)有太大關(guān)聯(lián)的一些類，包括一些可能在將來(lái)引進(jìn)的類一起工作。適配器模式如何解決通過(guò)接口轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵代碼適配器繼承或依賴已有的對(duì)象，實(shí)現(xiàn)想要的目標(biāo)接口。應(yīng)用實(shí)例USB轉(zhuǎn)接口；翻譯不同語(yǔ)言的人。適配器模式適配器模式優(yōu)點(diǎn)：可以讓任何兩個(gè)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的類一起運(yùn)行；提高了類的復(fù)用，想使用現(xiàn)有的類，而它的接口不符合你的要求，那么就可以使用適配器模式，來(lái)把已有的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換成你需要的接口；增加了類的透明度，對(duì)一個(gè)類的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行修改，不需要改動(dòng)客戶端代碼。缺點(diǎn)過(guò)多使用適配器，會(huì)讓系統(tǒng)非常零亂，不易整體進(jìn)行把握。使用場(chǎng)景有動(dòng)機(jī)地修改一個(gè)正常運(yùn)行的系統(tǒng)的接口，這時(shí)應(yīng)該考慮使用適配器模式；兩個(gè)類所做的事情相同或相似，但是具有不同接口的時(shí)候要使用適配器模式；使用第三方組件并且希望以定制的方式進(jìn)行調(diào)用的時(shí)候。注意事項(xiàng)適配器不是在詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)添加的，而是解決正在服役的項(xiàng)目的問(wèn)題。適配器模式將抽象部分與實(shí)現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨(dú)立地變化。意圖主要解決何時(shí)使用在有多種可能會(huì)變化的情況下，用繼承會(huì)造成類爆炸問(wèn)題，擴(kuò)展起來(lái)不靈活。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可能有多個(gè)角度分類，每一種角度都可能變化。030201橋接模式關(guān)鍵代碼抽象類依賴實(shí)現(xiàn)類。應(yīng)用實(shí)例手機(jī)軟件的開發(fā)，不同操作系統(tǒng)有不同的開發(fā)模式；相機(jī)操作高層接口定義時(shí)，增加新相機(jī)類型時(shí)只需實(shí)現(xiàn)新相機(jī)類即可。如何解決把這種多角度分類分離出來(lái)，讓它們獨(dú)立變化，減少它們之間耦合。橋接模式橋接模式優(yōu)點(diǎn)：抽象和實(shí)現(xiàn)的分離；優(yōu)秀的擴(kuò)展能力；實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)客戶透明。缺點(diǎn)：橋接模式的引入會(huì)增加系統(tǒng)的理解與設(shè)計(jì)難度，由于聚合關(guān)聯(lián)關(guān)系建立在抽象層，要求開發(fā)者針對(duì)抽象進(jìn)行設(shè)計(jì)與編程。使用場(chǎng)景：如果一個(gè)系統(tǒng)需要在構(gòu)件的抽象化角色和具體化角色之間增加更多的靈活性，避免在兩個(gè)層次之間建立靜態(tài)的繼承聯(lián)系，通過(guò)橋接模式可以使它們?cè)诔橄髮咏⒁粋€(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系；對(duì)于那些不希望使用繼承或因?yàn)槎鄬哟卫^承導(dǎo)致系統(tǒng)類的個(gè)數(shù)急劇增加的系統(tǒng)，橋接模式尤為適用；一個(gè)類存在兩個(gè)獨(dú)立變化的維度，且這兩個(gè)維度都需要進(jìn)行擴(kuò)展。注意事項(xiàng)：對(duì)于有兩個(gè)獨(dú)立維度需要變化的類可以試用本模式，根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn)，使用橋接模式一定要慎重，在需要變化的一方如果基本確定不會(huì)再改變可以大膽使用繼承。意圖將對(duì)象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)。Composite使得用戶對(duì)單個(gè)對(duì)象和復(fù)合對(duì)象的使用具有一致性。主要解決它在我們樹型結(jié)構(gòu)的問(wèn)題中，模糊了簡(jiǎn)單元素和復(fù)雜元素的概念，客戶程序可以像處理簡(jiǎn)單元素一樣來(lái)處理復(fù)雜元素，從而使得客戶程序與復(fù)雜元素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)解耦。何時(shí)使用你想表示對(duì)象的部分-整體層次結(jié)構(gòu)（樹形結(jié)構(gòu)）。組合模式如何解決樹枝和葉子實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一接口，樹枝內(nèi)部組合該接口。關(guān)鍵代碼樹枝內(nèi)部組合該接口，并且含有內(nèi)部屬性List<Component>，葉子和樹枝的遞歸組合構(gòu)成了樹形結(jié)構(gòu)。應(yīng)用實(shí)例算術(shù)表達(dá)式包括操作數(shù)、操作符和另一個(gè)操作數(shù)，其中操作符可以是一個(gè)復(fù)雜的表達(dá)式；在圖形系統(tǒng)中，圖形元素可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的圖形元素，如一個(gè)點(diǎn)或一條線；也可以是一個(gè)復(fù)雜的圖形元素，如一個(gè)圓、一個(gè)矩形或是一個(gè)多邊形等。組合模式ABCD組合模式優(yōu)點(diǎn)高層模塊調(diào)用簡(jiǎn)單；節(jié)點(diǎn)自由增加。使用場(chǎng)景想表示對(duì)象的部分-整體層次結(jié)構(gòu)（樹形結(jié)構(gòu)）。缺點(diǎn)在使用組合模式時(shí)，其葉子和樹枝的聲明都是實(shí)現(xiàn)類，而不是接口，違反了依賴倒置原則。注意事項(xiàng)定義時(shí)為具體類。意圖動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對(duì)象添加一些額外的職責(zé)。就增加功能來(lái)說(shuō)，Decorator模式相比生成子類更為靈活。何時(shí)使用在不影響其他對(duì)象的情況下，以動(dòng)態(tài)、透明的方式給單個(gè)對(duì)象添加職責(zé)。如何解決裝飾器模式可以在不修改現(xiàn)有類的情況下動(dòng)態(tài)擴(kuò)展類的功能。它通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)包裝對(duì)象（即裝飾器）來(lái)包裹真實(shí)的對(duì)象并添加額外的功能主要解決一般的對(duì)象都是事先設(shè)計(jì)好了行為和接口，如果要改變它的行為只能修改代碼重新編譯甚至重新部署。但有些時(shí)候我們可以在運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地給對(duì)象增加一些新的行為。裝飾器模式行為型設(shè)計(jì)模式05定義責(zé)任鏈模式是一種行為設(shè)計(jì)模式，允許對(duì)象接收請(qǐng)求并將其沿鏈傳遞給鏈中的下一個(gè)對(duì)象，直到有一個(gè)對(duì)象處理它為止。場(chǎng)景當(dāng)多個(gè)對(duì)象可以處理一個(gè)請(qǐng)求，但處理邏輯因請(qǐng)求類型或請(qǐng)求的目標(biāo)而異時(shí)，可以使用責(zé)任鏈模式。優(yōu)點(diǎn)降低請(qǐng)求的發(fā)送者和接收者之間的耦合性；給多個(gè)對(duì)象處理一個(gè)請(qǐng)求的機(jī)會(huì)；可以動(dòng)態(tài)地改變鏈內(nèi)的成員或者調(diào)動(dòng)它們的順序。缺點(diǎn)不能保證請(qǐng)求一定被接收；系統(tǒng)性能將受到一定影響，而且在進(jìn)行代碼調(diào)試時(shí)不太方便，可能會(huì)造成循環(huán)調(diào)用。01020304責(zé)任鏈模式命令模式是一種行為設(shè)計(jì)模式，它封裝了一個(gè)請(qǐng)求作為一個(gè)對(duì)象，從而讓你使用不同的請(qǐng)求把客戶端與服務(wù)端操作解耦。定義當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)撤銷/重做、事務(wù)等控制邏輯可以調(diào)用命令對(duì)象，實(shí)現(xiàn)控制邏輯與業(yè)務(wù)邏輯的解耦的命令隊(duì)列時(shí)需要實(shí)現(xiàn)命令的排隊(duì)（如撤銷隊(duì)列）等功能時(shí)可以采用命令模式。場(chǎng)景降低系統(tǒng)的耦合度；新的命令可以很容易地加入到系統(tǒng)中；可以比較容易地設(shè)計(jì)一個(gè)命令隊(duì)列或宏命令（組合命令）；為請(qǐng)求的撤銷(Undo)和恢復(fù)(Redo)操作提供了一種設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。優(yōu)點(diǎn)使用命令模式可能會(huì)導(dǎo)致某些系統(tǒng)有過(guò)多的具體命令類。因?yàn)獒槍?duì)每一個(gè)命令都需要設(shè)計(jì)一個(gè)具體命令類，因此某些系統(tǒng)可能需要大量具體命令類，這將影響命令模式的使用。缺點(diǎn)命令模式解釋器模式定義解釋器模式是一種行為設(shè)計(jì)模式，它給定一個(gè)語(yǔ)言，定義它的文法的一種表示，并定義一個(gè)解釋器，這個(gè)解釋器使用該表示來(lái)解釋語(yǔ)言中的句子。場(chǎng)景當(dāng)語(yǔ)言的文法較為簡(jiǎn)單，且執(zhí)行效率不是關(guān)鍵問(wèn)題時(shí)可以使用解釋器模式。優(yōu)點(diǎn)可擴(kuò)展性比較好，靈活；增加了新的解釋表達(dá)式的方式，易于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單文法。缺點(diǎn)可利用場(chǎng)景比較少；對(duì)于復(fù)雜的文法比較難維護(hù)；解釋器模式會(huì)引起類膨脹；解釋器模式采用遞歸調(diào)用方法每個(gè)表達(dá)式都要解析一遍，性能較差。定義迭代器模式是一種行為設(shè)計(jì)模式，它提供一種方法順序訪問(wèn)一個(gè)聚合對(duì)象中各個(gè)元素，而又不暴露該對(duì)象的內(nèi)部表示。場(chǎng)景當(dāng)需要訪問(wèn)一個(gè)聚合對(duì)象的內(nèi)容而無(wú)需暴露它的內(nèi)部表示時(shí)可以使用迭代器模式。優(yōu)點(diǎn)支持以不同的方式遍歷一個(gè)聚合對(duì)象；簡(jiǎn)化了聚合類；在同一個(gè)聚合上可以有多個(gè)遍歷；在迭代器模式中，增加新的聚合類和迭代器類都很方便，無(wú)須修改原有代碼。缺點(diǎn)由于迭代器模式將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和遍歷數(shù)據(jù)的職責(zé)分離，增加新的聚合類需要對(duì)應(yīng)增加新的迭代器類，類的個(gè)數(shù)成對(duì)增加，這在一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。迭代器模式定義中介者模式是一種行為設(shè)計(jì)模式，它用一個(gè)中介對(duì)象來(lái)封裝一系列的對(duì)象交互。中介者使各對(duì)象不需要顯式地相互引用，從而使其耦合松散，而且可以獨(dú)立地改變它們之間的交互。場(chǎng)景系統(tǒng)中對(duì)象之間存在比較復(fù)雜的引用關(guān)系，導(dǎo)致它們之間的依賴關(guān)系結(jié)構(gòu)混亂而且難以理解時(shí)可以使用中介者模式。優(yōu)點(diǎn)減少了子類生成；簡(jiǎn)化了對(duì)象之間的協(xié)議；將一組對(duì)象間的通信集中化，減小了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。缺點(diǎn)中介者類的職責(zé)過(guò)重，一旦這個(gè)類出現(xiàn)了問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)受到影響。01020304中介者模式備忘錄模式是一種行為設(shè)計(jì)模式，它在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對(duì)象之外保存這個(gè)狀態(tài)。這樣以后就可將該對(duì)象恢復(fù)到原先保存的狀態(tài)。定義當(dāng)需要保存一個(gè)對(duì)象的某個(gè)狀態(tài)，或者避免一個(gè)長(zhǎng)事務(wù)操作對(duì)對(duì)象的狀態(tài)造成意外影響時(shí)可以使用備忘錄模式。場(chǎng)景給用戶提供了一種可以恢復(fù)狀態(tài)的機(jī)制，可以使用戶能夠比較方便地回到某個(gè)歷史的狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)了信息的封裝，使得用戶不需要關(guān)心狀態(tài)的保存細(xì)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)消耗資源。如果類的成員變量過(guò)多，勢(shì)必會(huì)占用比較大的資源，而且每一次保存都會(huì)消耗一定的內(nèi)存。缺點(diǎn)備忘錄模式設(shè)計(jì)模式的比較與選擇06設(shè)計(jì)模式的優(yōu)缺點(diǎn)比較01