细谈设计模式

Question

终于有时间写这一系列啦...

一、起源

• 1977 年，建筑师 Christopher Alexander 编写了一本汇集设计模式的书，模式（Pattern）一词源自此书。
• 1987 年，Kent Beck 和 Ward Cunningham 利用 Christopher Alexander 的思想开发了设计模式（Design Pattern），并首次应用于计算机领域。
• 1989 年，Erich Gamma 在其博士毕业论文中将这种思想改写为适用于软件开发。
• 1989 ~ 1991 年期间，James Coplien 利用相同的思想致力于 C++ 开发。
• 1994 年，被称为四人帮（Gang of Four，GoF）的 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides 于 1994 年合作出版了《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》一书，此书共收录了 23 种设计模式。

更多请看维基百科。

二、简介

设计模式用于解决软件「设计」层面的问题，而非具体的编码实现。

设计模式（Design Pattern），是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性、程序的重用性。 （摘自百度百科）

三、设计原则

设计模式并不是语言规范，解决实际问题时并没有规范必须使用哪一种设计模式，不宜生搬硬套，应灵活运用。最重要的是，一定不要为了用设计模式而用设计模式，避免设计过度，使得简单问题复杂化。因此，在用之前应思考问题本身是否需要设计模式。

通常应遵循七大设计原则：

• 开闭原则（Open Closed Principle，OCP）
  当应用的需求改变时，在不修改软件实体的源代码或者二进制代码的前提下，可以扩展模块的功能，使其满足新的需求。

• 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）
  子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

• 依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle，DIP）
  高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象。

• 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）
  其核心是控制类的粒度大小、将对象解耦、提高其内聚性。

• 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）
  为了约束接口、降低类对接口的依赖性。

• 迪米特法则（Law of Demeter，LoD）
  如果两个软件实体无须直接通信，那么就不应当发生直接的相互调用，可以通过第三方转发该调用。其目的是降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性。

• 合成复用原则（Composite Reuse Principle，CRP）
  通过将已有的对象纳入新对象中，作为新对象的成员对象来实现的，新对象可以调用已有对象的功能，从而达到复用。

根据侧重点总结归纳：

设计原则	一句话归纳	目的
开闭原则	对扩展开放，对修改关闭	降低维护带来的新风险
依赖倒置原则	高层不应该依赖低层，要面向接口编程	更利于代码结构的升级扩展
单一职责原则	一个类只干一件事，实现类要单一	便于理解，提高代码的可读性
接口隔离原则	一个接口只干一件事，接口要精简单一	功能解耦，高聚合、低耦合
迪米特法则	不该知道的不要知道，一个类应该保持对其它对象最少的了解，降低耦合度	只和朋友交流，不和陌生人说话，减少代码臃肿
里氏替换原则	不要破坏继承体系，子类重写方法功能发生改变，不应该影响父类方法的含义	防止继承泛滥
合成复用原则	尽量使用组合或者聚合关系实现代码复用，少使用继承	降低代码耦合

以上这些原则的目的只有一个：降低对象之间的耦合，增加程序的可复用性、可扩展性和可维护性。

访问加限制，函数要节俭，依赖不允许，动态加接口，父类要抽象，扩展不更改。

四、分类

一个软件设计模式的格式根据作者的不同，划分和名称等都会有所不同。《Design Patterns》一书将设计模式分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式，共 23 种。

• 创建型模式
  • 工厂方法模式
  • 抽象工厂模式
  • 建造者模式
  • 原型模式
  • 单例模式
• 结构型模式
  • 适配器
  • 桥接
  • 组合
  • 装饰器
  • 外观
  • 享元
  • 代理
• 行为型模式
  • 责任链
  • 命令
  • 解释器
  • 迭代器
  • 中介
  • 备忘录
  • 观察者
  • 状态
  • 策略
  • 模板方法
  • 访问者

注意，设计模式并不是某一门编程语言的专利，它适用于 Java、C++、C#、JavaScript 等面向对象的编程语言。下文将会以 JavaScript 为例。

五、创建型模式

5.1 工厂方法模式（Factory Method Pattern）

我们常说的工厂模式就是指工厂方法模式，也是使用频率非常高的设计模式之一。

简单工厂模式

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）并不属于 GoF 的 23 种设计模式之一。但它是其他工厂模式的基础。

简单工厂模式虽然简单，但存在一个很严重的问题。当系统中需要引入新产品时，由于静态工厂方法通过所传入参数的不同来创建不同的产品，这必定要修改工厂类的源代码，将违背“开闭原则”，如何实现增加新产品而不影响已有代码？

定义一个接口用于创建对象，但是让子类决定初始化哪个类。工厂方法把一个类的初始化下放到子类。