设计模式之美笔记

设计原则与设计模式

设计原则

SOLID 原则

并非一个原则。它包含：单一职责原则（SRP）、开闭原则（OCP）、里氏替换原则（LSP）、接口隔离原则（ISP）、依赖倒置原则（DIP）。其中，里氏替换和接口隔离这两个设计原则并不那么常用，稍微了解就可以了。我们重点学习了单一职责、开闭、依赖倒置这三个原则。

单一职责原则

是类职责划分的重要参考依据，是保证代码”高内聚“的有效手段，是面向对象设计前两步（划分职责并识别出有哪些类、定义类及其属性和方法）的主要指导原则。单一职责原则的难点在于，对代码职责是否足够单一的判定。这要根据具体的场景来具体分析。同一个类的设计，在不同的场景下，对职责是否单一的判定，可能是不同的。

开闭原则

是保证代码可扩展性的重要指导原则，是对代码扩展性的具体解读。很多设计模式诞生的初衷都是为了提高代码的扩展性，都是以满足开闭原则为设计目的的。实际上，尽管开闭原则描述为对扩展开放、对修改关闭，但也并不是说杜绝一切代码修改，正确的理解是以最小化修改代价来完成新功能的添加。实际上，在平时的开发中，我们要时刻思考，目前的设计在以后应对新功能扩展的时候，是否能做到不需要大的代码修改（比如调整代码结构）就能完成。

依赖倒置原则

主要用来指导框架层面的设计。高层模块不依赖低层模块，它们共同依赖同一个抽象。深挖一下的话，我们要把它跟控制反转、依赖注入、依赖注入框架做区分。实际上，比依赖倒置原则更加常用的是依赖注入。它用来指导如何编写可测试性代码，换句话说，编写可测试代码的诀窍就是应用依赖注入。

YAGNI 原则

表示暂时不需要的就不要做。

KISS 原则

表示要做就要尽量保持简单。

DRY 原则

主要是提醒你不要写重复的代码。

LOD 原则

又叫最小知道原则，不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖；有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口。

设计模式

经典的设计模式有 23 种，分三种类型：创建型、结构型和行为型。其中，创建型设计模式主要解决“对象的创建”问题，结构型设计模式主要解决“类或对象的组合”问题，行为型设计模式主要解决“类或对象之间的交互”问题。

设计模式有很多种，常用的主要有：单例、工厂、建造者、代理、装饰器、适配器、观察者、模板、策略、职责链、迭代器这 11 种，所以，你只要集中精力，把这 11 种搞明白就可以了，剩下的那 12 种稍微了解，混个眼熟，等到真正用到的时候，再深入地去研究学习就可以了。

创建型

单例模式

一个类只允许创建一个实例，经典实现模式懒汉式与饿汉式。
缺陷：扩展性不友好；可测试性不友好；不支持有参数的构造函数；
解决方案：工厂模式保证唯一性；

工厂模式（工厂方法和抽象工厂）

工厂模式用来创建不同但是相关类型的对象，继承同一父类或者接口的一组子类，由给定的参数来决定创建哪种类型的对象；

特点：封装对象的创建过程，将对象的创建和使用相分离；

简单工厂：对象创建逻辑简单，将多个对象的创建逻辑放到一个工厂类中；
工厂方法：当每个对象创建逻辑比较复杂时使用，将创建逻辑拆分得更细，每个对象的创建逻辑独立到各自的工厂类中；

抽象工厂：不常用；

作用4个：

1. 封装变化；
2. 代码复用：创建代码抽离到独立工厂类；
3. 隔离复杂性：无需了解如何创建对象；
4. 控制复杂度：将创建代码抽离出来，让原本的函数或类职责更单一，更简洁；

实例：依赖注入框架 Spring IOC

建造者模式

用来创建复杂对象，定制化创建对象。
场景：创建不可变对象；
原型模式（节省创建时间）
深拷贝：完全独立的对象，更加耗时和内存空间；适用于可变对象；
浅拷贝：复制对象中基本类型的数据，引用对象的内存地址，不会递归复制引用对象及引用对象的引用对象；适用于不可变对象；

结构型

类或者对象组合在一起的经典结构，解决特定应用场景的问题；

代理模式

不改变原始类接口的条件下，对原始类定义一个代理类，主要目的是控制访问而非加强功能（装饰器模式区别），代理类与原始类实现同样的接口，或者代理类继承原始类；
静态代理：事先针对每个类创建代理类，代理类代码重复；
动态代理：在运行时动态创建原始类对应的代理类，使用代理类动态替换原始类；
使用场景（非功能性需求）：
监控、统计、鉴权、限流、事务、幂等、日志；缓存等；

桥接模式

将抽象（类库，骨架代码）和实现（类库）解耦，可以独立开发；
组合优于继承设计原则；
一种类之间的组合关系；

装饰器模式

继承关系过于复杂，通过组合替代继承；

适配器模式

提供跟原始类不同的接口，将不兼容的接口转换为兼容的接口；用于事后补救前期的设计缺陷；
类适配器：继承关系实现
对象适配器：组合关系实现
场景：

1. 封装有缺陷的接口设计；
2. 统一多个类的接口设计；
3. 替换依赖的外部接口；
4. 兼容老版本接口；
5. 适配不同格式的数据；

行为型

解决类或对象之间的交互问题；

观察者模式

将观察者和被观察者代码解耦；邮件订阅

模板模式

在一个方法中定义一个算法骨架，并将某些步骤推迟到子类中实现。模板方法模式可以让子类在不改变算法整体结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

两大作用：复用和扩展。其中复用指的是，所有的子类可以复用父类中提供的模板方法的代码。扩展指的是，框架通过模板模式提供功能扩展点，让框架用户可以在不修改框架源码的情况下，基于扩展点定制化框架的功能。

策略模式

定义一组算法类，将每个算法分别封装起来，让它们可以互相替换。策略模式可以使算法的变化独立于使用它们的客户端（这里的客户端代指使用算法的代码）。策略模式用来解耦策略的定义、创建、使用。实际上，一个完整的策略模式就是由这三个部分组成的。

职责链模式

多个处理器依次处理同一个请求。一个请求先经过 A 处理器处理，然后再把请求传递给 B 处理器，B 处理器处理完后再传递给 C 处理器，以此类推，形成一个链条。链条上的每个处理器各自承担各自的处理职责，所以叫作职责链模式。

迭代器模式

也叫游标模式，它用来遍历集合对象。
遍历集合一般有三种方式：for 循环、foreach 循环、迭代器遍历。后两种本质上属于一种，都可以看作迭代器遍历。

相对于 for 循环遍历，利用迭代器来遍历有 3 个优势：
迭代器模式封装集合内部的复杂数据结构，开发者不需要了解如何遍历，直接使用容器提供的迭代器即可；
迭代器模式将集合对象的遍历操作从集合类中拆分出来，放到迭代器类中，让两者的职责更加单一；
迭代器模式让添加新的遍历算法更加容易，更符合开闭原则。

除此之外，因为迭代器都实现自相同的接口，在开发中，基于接口而非实现编程，替换迭代器也变得更加容易。

状态模式

一般用来实现状态机，而状态机常用在游戏、工作流引擎等系统开发中。状态机又叫有限状态机，它由 3 个部分组成：状态、事件、动作。其中，事件也称为转移条件。事件触发状态的转移及动作的执行。不过，动作不是必须的，也可能只转移状态，不执行任何动作。