《軟件設(shè)計(jì)模式》課件

軟件設(shè)計(jì)模式-概述設(shè)計(jì)模式的定義和作用定義軟件設(shè)計(jì)模式是一套經(jīng)過驗(yàn)證的解決方案，用于解決軟件設(shè)計(jì)中常見的問題。作用模式提供可復(fù)用且可擴(kuò)展的解決方案，改善代碼可讀性、可維護(hù)性和靈活性。設(shè)計(jì)模式的分類創(chuàng)建型模式專注于對象的創(chuàng)建過程，提供更靈活、可擴(kuò)展的創(chuàng)建方式。結(jié)構(gòu)型模式處理類和對象的組合，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和關(guān)系。行為型模式定義類和對象之間的交互方式，增強(qiáng)程序的靈活性和可復(fù)用性。創(chuàng)建型模式創(chuàng)建型模式用于處理對象的創(chuàng)建過程，提供靈活性和可維護(hù)性。工廠模式定義一個創(chuàng)建對象的接口，讓子類決定實(shí)例化哪一個類。抽象工廠模式提供一個接口，用于創(chuàng)建相關(guān)或依賴對象的家族。單例模式確保一個類只有一個實(shí)例，并提供一個全局訪問點(diǎn)。原型模式通過復(fù)制現(xiàn)有的對象來創(chuàng)建新的對象。工廠模式定義工廠模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，它定義了一個創(chuàng)建對象的接口，但讓子類決定要實(shí)例化的具體類。優(yōu)勢降低耦合度提高代碼可擴(kuò)展性便于維護(hù)和修改抽象工廠模式1提供創(chuàng)建一系列相關(guān)或依賴對象的接口無需指定具體類，減少代碼耦合2創(chuàng)建多個產(chǎn)品族每個產(chǎn)品族都包含一個或多個產(chǎn)品3通過工廠方法創(chuàng)建特定產(chǎn)品族避免直接創(chuàng)建產(chǎn)品對象，提高代碼靈活性單例模式確保一個類只有一個實(shí)例單例模式確保一個類只有一個實(shí)例，并提供一個全局訪問點(diǎn)。用于資源共享單例模式可用于共享資源，例如數(shù)據(jù)庫連接、文件系統(tǒng)等。減少內(nèi)存開銷單例模式通過減少實(shí)例數(shù)量，可以節(jié)省內(nèi)存空間。原型模式概念通過克隆已有對象來創(chuàng)建新對象。優(yōu)勢減少創(chuàng)建對象的開銷提高代碼可讀性應(yīng)用場景需要大量相同對象時創(chuàng)建復(fù)雜對象時建造者模式創(chuàng)建復(fù)雜對象建造者模式用于創(chuàng)建復(fù)雜對象，這些對象通常由多個部分組成。分步構(gòu)建建造者模式通過將對象的創(chuàng)建過程分解成一系列步驟，逐步構(gòu)建對象。靈活性和可擴(kuò)展性建造者模式允許您創(chuàng)建不同類型的對象，而無需更改核心構(gòu)建邏輯。結(jié)構(gòu)型模式結(jié)構(gòu)型模式側(cè)重于類和對象的組合，用于構(gòu)建更復(fù)雜、更靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它們通過提供不同的組合方式，幫助開發(fā)者構(gòu)建更穩(wěn)健、可擴(kuò)展的應(yīng)用程序。適配器模式將一個類的接口轉(zhuǎn)換為另一個類所期望的接口。裝飾器模式動態(tài)地給一個對象添加額外的職責(zé)。適配器模式定義適配器模式將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另一個接口。適配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作。應(yīng)用場景當(dāng)需要使用一個已經(jīng)存在的類，但它的接口不符合現(xiàn)有的系統(tǒng)時，可以使用適配器模式。優(yōu)點(diǎn)提高代碼的可復(fù)用性，提高系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。裝飾器模式動態(tài)添加功能在不改變原有類的情況下，動態(tài)地為對象添加新的功能。裝飾鏈多個裝飾器可以組成裝飾鏈，逐步增強(qiáng)對象的功能。靈活擴(kuò)展可以根據(jù)需要選擇添加不同的裝飾器，實(shí)現(xiàn)靈活的功能擴(kuò)展。代理模式控制訪問代理可以限制對目標(biāo)對象的訪問，例如，進(jìn)行身份驗(yàn)證或授權(quán)。增強(qiáng)功能代理可以提供額外的功能，例如緩存或日志記錄。簡化接口代理可以提供一個更簡單的接口，以隱藏目標(biāo)對象的復(fù)雜性。外觀模式簡化接口隱藏復(fù)雜子系統(tǒng)，提供一個更簡單的接口。松耦合降低客戶端與子系統(tǒng)的耦合度，更易維護(hù)。提高復(fù)用性外觀類可以被多個客戶端復(fù)用，減少代碼冗余。享元模式定義享元模式是一種結(jié)構(gòu)型模式，它通過共享對象來減少內(nèi)存使用，從而提高性能。它將對象的一部分狀態(tài)分離到一個單獨(dú)的“內(nèi)部狀態(tài)”對象中，而將“外部狀態(tài)”保存在客戶端對象中。應(yīng)用場景享元模式適用于以下場景：1.對象數(shù)量龐大，但每個對象的狀態(tài)只有少部分是不同的；2.對象之間的相同部分可以被共享；3.應(yīng)用程序的內(nèi)存有限，需要節(jié)省內(nèi)存資源。橋接模式解耦抽象和實(shí)現(xiàn)橋接模式將抽象和實(shí)現(xiàn)分離，使得兩者可以獨(dú)立變化。增強(qiáng)靈活性允許在運(yùn)行時動態(tài)地選擇實(shí)現(xiàn)類，提供更靈活的擴(kuò)展機(jī)制。提高可維護(hù)性通過將抽象和實(shí)現(xiàn)分離，更容易修改和維護(hù)代碼。行為型模式行為型模式主要關(guān)注對象之間的相互作用，描述對象之間如何協(xié)作以完成共同的任務(wù)。策略模式定義一系列算法，并將每個算法封裝起來，使它們可以互換。觀察者模式定義對象之間的一對多依賴關(guān)系，當(dāng)一個對象的狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴它的對象都會得到通知。模板方法模式定義一個算法的骨架，并將一些步驟延遲到子類中。策略模式定義策略模式定義了一系列算法，并將每個算法封裝起來，使它們可以互換使用。優(yōu)點(diǎn)提高代碼靈活性和可擴(kuò)展性，方便算法的切換和維護(hù)。應(yīng)用例如，不同的排序算法或不同的支付方式都可以使用策略模式實(shí)現(xiàn)。觀察者模式定義觀察者模式定義了一種一對多的依賴關(guān)系，讓多個觀察者對象同時監(jiān)聽某一個主題對象。當(dāng)主題對象狀態(tài)發(fā)生變化時，所有觀察者對象都會得到通知并自動更新。應(yīng)用場景觀察者模式適用于需要在多個對象之間建立松散耦合關(guān)系的場景，例如事件監(jiān)聽、消息通知、數(shù)據(jù)同步等。模板方法模式1定義定義一個算法的骨架，將一些步驟延遲到子類中。模板方法使子類可以重定義算法的某些特定步驟，而不改變算法的結(jié)構(gòu)。2優(yōu)點(diǎn)代碼復(fù)用性高，可擴(kuò)展性強(qiáng)，易于維護(hù)。3應(yīng)用場景當(dāng)需要定義一個算法的框架，但部分步驟需要由子類實(shí)現(xiàn)時。命令模式封裝請求將請求封裝成對象，以便在不同的時間或地點(diǎn)執(zhí)行該請求。支持撤銷和重做通過維護(hù)命令歷史記錄，可以輕松實(shí)現(xiàn)撤銷和重做操作，方便用戶回溯操作。簡化調(diào)用者調(diào)用者只需創(chuàng)建命令對象，而無需關(guān)心命令的具體執(zhí)行細(xì)節(jié)。迭代器模式遍歷集合提供一種訪問集合元素的方法，無需暴露集合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。解耦遍歷邏輯將遍歷算法與集合本身分離，方便修改遍歷方式。統(tǒng)一接口提供統(tǒng)一的迭代器接口，方便不同類型的集合使用相同的遍歷邏輯。中介者模式定義中介者模式定義一個對象，該對象封裝一系列對象之間的交互，從而使這些對象無需顯式地相互引用，從而使交互更松散。作用降低了類之間的耦合度，并使交互更加集中，方便修改和維護(hù)。備忘錄模式保存狀態(tài)捕獲并保存一個對象的內(nèi)部狀態(tài)，以便在以后恢復(fù)到這個狀態(tài)。撤銷操作提供撤銷和重做功能，使用戶能夠回退或重做操作。狀態(tài)恢復(fù)在需要時恢復(fù)到先前保存的狀態(tài)，例如系統(tǒng)崩潰或用戶請求。狀態(tài)模式狀態(tài)機(jī)狀態(tài)模式模擬一個對象的內(nèi)部狀態(tài)變化,并根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)執(zhí)行不同的行為.狀態(tài)管理狀態(tài)模式常用于管理復(fù)雜狀態(tài)轉(zhuǎn)換,例如購物車狀態(tài)、游戲角色狀態(tài)等.靈活控制通過分離狀態(tài)和行為,狀態(tài)模式可以方便地修改或添加新的狀態(tài)和行為.訪問者模式1分離操作將算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分離，使算法可以獨(dú)立于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改變而變化。2擴(kuò)展性通過添加新的訪問者類，可以輕松地添加新的操作，而無需修改已有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。3靈活訪問者模式使得對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作更加靈活，可以根據(jù)需要選擇不同的訪問者來執(zhí)行不同的操作。解釋器模式定義解釋器模式是一種行為型模式，它允許我們定義一種語言的語法，并提供一個解釋器來解析和執(zhí)行該語言。應(yīng)用場景解釋器模式適用于需要解析和執(zhí)行特定語言的場景，例如腳本語言、規(guī)則引擎和表達(dá)式解析。示例應(yīng)用設(shè)計(jì)模式在實(shí)際軟件開發(fā)中應(yīng)用廣泛，可提升代碼可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。例如，在電子商務(wù)平臺中，可以使用工廠模式創(chuàng)建不同類型的商品對象，使用觀察者模式實(shí)現(xiàn)商品庫存變化通知，使用策略模式靈活選擇不同的支付方式。設(shè)計(jì)模式的選擇原則