[转]设计模式笔记

Gof 设计模式
文章来源：http://www.cnblogs.com/furenjun/archive/2010/03/01/designPatterns.html

比较常用的有23种.





一.设计原则
1.1 OCP法则. 开闭法则（Open-Closed Principle）
一个软件系统应当对扩展开放，对修改关闭

优点：原则的描述就是其优点所在，

1)通过扩展已有软件系统，可以提供新的行为，以满足对软件的新的需求，使变化中的软件有一定的适应性和灵活性。 2)已有软件模块，特别是最重要的抽象层模块不能再修改，这使变化中的软件系统有一定的稳定性和延续性。

实现原则就是抽象，把抽象借口和实现分离。

1.2 LSP法则. Liskov Substitution Principle（里氏代换原则）
这是继承的特征，子类型(subtype)必须能够替换它们的基类型

1.3 DIP法则.依赖倒置（Dependence Inversion Principle）


原则表述：抽象不应当依赖于细节；细节应当依赖于抽象；要针对接口编程，不针对实现编程。具体讲就是 要依赖于抽象，不要依赖于具体。

实现原则就是，传递参数，或者在组合聚合关系中，尽量引用层次高的类。

1.4 ISP原则.接口隔离原则（Interface Segregation Principle）


原则：每一个接口应该是一种角色，不多不少，不干不该干的事，该干的事都要干。这类似编码原则中的最小权限法则。

1.5 CARP法则合成/聚合复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle或CARP）也叫做合成复用（CRP）原则（Composite Reuse Principle）原则
要尽量使用合成/聚合，尽量不要使用继承。这就是 有一个 和是一个的的問題

1.6  迪米特法则（LoD）迪米特法则（Law of Demeter或简写LoD）又叫最少知识原则（Least Knowledge Principle或简写为LKP）
也就是说，一个对象应当对其它对象有尽可能少的了解。其它表述： 这实际上就是设计高内聚低耦合的要求，有人形象地称谓“不要和陌生人讲话”

二.设计模式的分类
四人帮有两种分类模式，一是按照目的來分，分为创建型、结构型、行为型，二是按照范围来分，可分为类模式和对象模式。

2.1 按目的分类
一.   创建型模式

   与类对象的创建相关。

1.1   定义

      创建模式（Creational Pattern）是对类的实例化过程的抽象化。一些系统在创建对象时，需要动态地决定怎样创建对象，创建哪些对象，以及如何组合和表示这些对象。创建模式描述了怎样构造和封装这些动态的决定。



       1.2 分类

       创建模式分为类的创建模式和对象的创建模式两种。

       1.2.1 类的创建模式 

       类的创建模式使用继承关系，把类的创建延迟到子类，从而封装了客户端将得到哪些具体类的信息，并且隐藏了这些类的实例是如何创建和放在一起的。

       1.2.2 对象的创建模式

       对象的创建模式则把对象的创建过程动态的委派给另一个对象，从而动态地决定客户端将得到哪些具体类的实例，以及这些类的实例是如何被创建和组合在一起的。



       1.3 具体模式

      GoF中共描述了5种创建型模式:

1．工厂方法模式（Factory Method）

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。

2．抽象工厂模式（Abstract Factory）

为一个产品族提供了统一的创建接口。当需要这个产品族的某一系列的时候，可以从抽象工厂中选出相应的系列创建一个具体的工厂类。

3．单例模式（Singleton）

确保一个类只有一个实例，并提供对该实例的全局访问。

4．建造者模式（Builder）

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。

5．原型模式（Prototype）

用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。

此外，扩展的创建型模式还包括如下。

Ø    懒惰初始化模式：推迟对象的创建、数据的计算等需要耗费较多资源的操作，只有在第一次访问的时候才执行。

Ø    对象池模式：通过回收利用对象避免获取和释放资源所需的昂贵成本。









二.结构型模式

主要处理类和对象的组合关系。

       2.1 定义

       结构模式（Structural Pattern）描述如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构。结构模式描述两种不同的东西：类与类实例。根据这一不同，结构模式可以分为类的结构模式和对象的结构模式两种。

      

       2.2 分类    

       2.2.1 类的结构模式 

       类的结构模式使用集成来把类、接口等组合在一起，以形成更大的结构。当一个类从父类继承并实现某接口时，这个新的类就 把父类的结构和接口的结构结合起来。类的结构模式是静态的。一个类的结构模式的典型例子，就是类形式的适配器模式。

       2.2.2 对象的结构模式

       对象的结构模式描述怎样把各种不同类型的对象组合在一起，以实现新的功能的方法。对象的结构模式是动态的。



       2.3 具体模式

       GoF中共描述了7种结构型模式。

1．适配器模式（Adapter）

将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示。适配器模式可以消除由于接口不匹配所造成的类兼容性问题。

2．装饰器模式（Decorator）

向某个对象动态地添加更多的功能。装饰器模式是除类继承外另一种扩展功能的方法。

3．代理模式（Proxy）

为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

4．外观模式（Facade）

为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，外观模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。

5．桥接模式（Bridge）

将一个抽象与实现解耦，以便两者可以独立变化。

6．组合模式（Composite）

把多个对象组成树状结构来表示局部与整体，这样用户可以一样地对待单个对象和对象的组合。

7．享元模式（Flyweight）

通过共享以便有效地支持大量小颗粒对象。

此外，扩展的结构型模式还包括如下。

Ø    单次访问者（Single-serving Visitor）：优化被分配的执行访问者，让它只使用一次然后删除。

Ø    层次访问者（Hierarchical Visitors）：提供一种方法访问每个节点层次的数据结构，如一棵树。







三.行为型模式

主要为对类或对象如何怎样交互和如何分配职责进行描述。

       3.1 定义

       行为模式（Behavioral Pattern）是对在不同的对象之间划分责任和算法的抽象化。行为模式不仅仅是关于类和对象的，而且是关于它们之间的互相作用的。

        3.2 分类

       行为模式分为类的行为模式和对象的行为模式两种。

       3.2.1类的行为模式 

       类的行为使用集成关系在几个类之间分配行为。

       3.2.3对象的行为模式

       对象的行为模式则使用对象的聚合来分配行为。

3.3 具体模式 

GoF中共描述了11种行为型模式:

1．策略模式（Strategy）

定义一个算法的系列，将其各个分装，并且使它们有交互性。策略模式使得算法在用户使用的时候能独立改变。

2．模板方法模式（Template Method）

模板方法模式准备一个抽象类，将部分逻辑以具体方法及具体构造子类的形式实现，然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法，从而对剩余的逻辑有不同的实现。先构建一个顶级逻辑框架，而将逻辑的细节留给具体的子类去实现。

3．观察者模式（Observer）

在对象间定义一个一对多的联系，当一个对象改变了状态时，所有其他相关的对象会被通知并且自动刷新。

4．迭代子模式（Iterator）

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需暴露该对象的内部表示。

5．责任链模式（Chain of Responsibility）

为解除请求的发送者和接收者之间的耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求，需要将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它。

6．命令模式（Command）

将一个请求封装为一个对象，从而使用户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，以及支持可取消的操作。

7．备忘录模式（Memento）

备忘录对象是一个用来存储另外一个对象内部状态的快照的对象。备忘录模式的用意是在不破坏封装的条件下，将一个对象的状态捉住，并外部化，存储起来，从而可以在将来合适的时候把这个对象还原到存储起来的状态。

8．状态模式（State）

让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。状态模式需要对每一个系统可能取得的状态创立一个状态类的子类。当系统的状态变化时，系统便改变所选的子类。

9．访问者模式（Visitor）

封装一些施加于某种数据结构元素之上的操作。一旦这些操作需要修改，接受这个操作的数据结构可以保持不变。访问者模式适用于数据结构相对未定的系统，它把数据结构和作用于结构上的操作之间的耦合解脱开，使得操作集合可以相对自由的演化。

10．中介者模式（Mediator）

包装了一系列对象相互作用的方式，使得这些对象不必相互明显作用，从而使它们可以松散偶合。当某些对象之间的作用发生改变时，不会立即影响其他的一些对象之间的作用，保证这些作用可以彼此独立的变化。

11．解释器模式（Interpreter）

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，该解释器使用该表示来解释语言中的句子。



2.2 按范围分类


一. 类模式：主要处理类和子类之间的关系，这些关系通过继承建立，是静态的，在编译时刻便确定下来了。

二. 对象模式：主要处理对象间的关系，在运行时刻是可变的，更具动态性，大部分的模式都是对象模式。

2.3关于工厂模式为类模式、抽象工厂模式为对象模式的分析
   首先这两个都是创建型模式，创建型类模式和对象模式的主要区别是：类模式使用继承关系，把对象的创建延迟的子类，对象模式把对象的创建延迟到另一个对象中。

   使用工厂模式目的是为了创建对象，但是在创建的这个对象的时候你需要在不同的环境下创建不同的对象，这个不同的环境就有工厂类的子类来决定，因此基类的创建方法为抽象方法，子类类实例化这个方法，这里创建对象的子类对象和基类是继承关系确定，因此应该为类模式。再來看一下抽象工厂模式的创建过程，首先你要创建的对象可能是隶属于多个系列，比如可能是不同操作系統的控件、或是不同难度基本的游戏角色等等，这时你所创建的对象所需的工厂就是由抽象工厂的子类实现（这里看和工厂模式没有区别），但是这个子类根据不同的环境对应不不同的子类对象，是运行时决定的，因此这里应该是对象型创建模式，当然如果这里永远只产生一个系列的产品，就退化为工厂模式了，也就变成了类模式了，如果在工厂模式中要求新增工厂的子类，并且这些不同的子类创建相同的产品（比如都是按钮、风格不同）这时工厂模式就上升为抽象工厂模式了，也就变成对象模式了。因此我的理解是区别创建型类模式和对象模式关键看创建产品的工厂类对象是不是动态的加以区别即可。

2.4 工厂模式和抽象工厂模式
   为了在程序代码中避免出现大量的New，因此我编写的软件代码这两三年基本都使用了工厂，由于深受受王咏武大侠关于舍熊掌取小鱼的影响，因此我较多地选用工厂模式，感觉确实有扩展需要的情况下才使用抽象工厂模式，其实工厂模式就是一个抽象工厂的特例，扩展为抽象工厂也非常容易。





三. 总览



=====创建型========

1.Factory Method：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。Factory Method让一个类的实例化延迟到子类。

         工厂方法模式：核心工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做，成为一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。



2.Abstract Factory：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

         工厂模式：客户类和工厂类分开。消费者任何时候需要某种产品，只需向工厂请求即可。

消费者无须修改就可以接纳新产品。缺点是当产品修改时，工厂类也要做相应的修改。如：如何创建及如何向客户端提供。



3. Builder: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。

建造者模式：将产品的内部表象和产品的生成过程分割开来，从而使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。建造模式使得产品内部表象可以独立的变化，客户不必知道产品内部组成的细节。建造模式可以强制实行一种分步骤进行的建造过程。



4. Prototype：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。

         原始模型模式：通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的方法创建出更多同类型的对象。原始模型模式允许动态的增加或减少产品类，产品类不需要非得有任何事先确定的等级结构，原始模型模式适用于任何的等级结构。缺点是每一个类都必须配备一个克隆方法。





5. Singleton：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局点。

         单例模式：单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例单例模式。单例模式只应在有真正的“单一实例”的需求时才可使用。



=====结构型========





1.Adapter：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口，使得原来由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

         适配器(变压器)模式：把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口，从而使原本因接口原因不匹配而无法一起工作的两个类能够一起工作。适配类可以根据参数返还一个合适的实例给客户端。



2.Bridge：将抽象部分与它的实现部分分离，使之可以独立变化。

         桥梁模式：将抽象化与实现化脱耦，使得二者可以独立的变化，也就是说将他们之间的强关联变成弱关联，也就是指在一个软件系统的抽象化和实现化之间使用组合/聚合关系而不是继承关系，从而使两者可以独立的变化。



3.Composite：将对象组合成树形结构以表示“部分－整体”的层次结构。Composite使得客户对单个对象和复合对象的使用具有一致性。

         合成模式：合成模式将对象组织到树结构中，可以用来描述整体与部分的关系。合成模式就是一个处理对象的树结构的模式。合成模式把部分与整体的关系用树结构表示出来。合成模式使得客户端把一个个单独的成分对象和由他们复合而成的合成对象同等看待。

        



4. Decorator：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就扩展功能而言，Decorator模式比生成子类方式更加灵活。

         装饰模式：装饰模式以对客户端透明的方式扩展对象的功能，是继承关系的一个替代方案，提供比继承更多的灵活性。动态给一个对象增加功能，这些功能可以再动态的撤消。增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能。





5. Facade：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，Facade模式定义了一个高层接口，使得这个子系统更加容易使用。

         门面模式：外部与一个子系统的通信必须通过一个统一的门面对象进行。门面模式提供一个高层次的接口，使得子系统更易于使用。每一个子系统只有一个门面类，而且此门面类只有一个实例，也就是说它是一个单例模式。但整个系统可以有多个门面类。







6. Flyweight：运用共享技术有效的支持大量细粒度的对象。

         享元模式：FLYWEIGHT在拳击比赛中指最轻量级。享元模式以共享的方式高效的支持大量的细粒度对象。享元模式能做到共享的关键是区分内蕴状态和外蕴状态。内蕴状态存储在享元内部，不会随环境的改变而有所不同。外蕴状态是随环境的改变而改变的。外蕴状态不能影响内蕴状态，它们是相互独立的。将可以共享的状态和不可以共享的状态从常规类中区分开来，将不可以共享的状态从类里剔除出去。客户端不可以直接创建被共享的对象，而应当使用一个工厂对象负责创建被共享的对象。享元模式大幅度的降低内存中对象的数量。



7. Proxy：为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

         代理模式：代理模式给某一个对象提供一个代理对象，并由代理对象控制对源对象的引用。代理就是一个人或一个机构代表另一个人或者一个机构采取行动。某些情况下，客户不想或者不能够直接引用一个对象，代理对象可以在客户和目标对象直接起到中介的作用。客户端分辨不出代理主题对象与真实主题对象。代理模式可以并不知道真正的被代理对象，而仅仅持有一个被代理对象的接口，这时候代理对象不能够创建被代理对象，被代理对象必须有系统的其他角色代为创建并传入。



==========行为型==========





1.Interpreter：给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器用于解释特定文法。

         解释器模式：给定一个语言后，解释器模式可以定义出其文法的一种表示，并同时提供一个解释器。客户端可以使用这个解释器来解释这个语言中的句子。解释器模式将描述怎样在有了一个简单的文法后，使用模式设计解释这些语句。在解释器模式里面提到的语言是指任何解释器对象能够解释的任何组合。在解释器模式中需要定义一个代表文法的命令类的等级结构，也就是一系列的组合规则。每一个命令对象都有一个解释方法，代表对命令对象的解释。命令对象的等级结构中的对象的任何排列组合都是一个语言。



2.Template Method：定义一个操作中的算法骨架，而将这些算法的具体实现的代码延迟到子类中完成。

         模板方法模式：模板方法模式准备一个抽象类，将部分逻辑以具体方法以及具体构造子的形式实现，然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法，从而对剩余的逻辑有不同的实现。先制定一个顶级逻辑框架，而将逻辑的细节留给具体的子类去实现。







3.Chain of Responsibility：为解除请求的发送者和接收者之间的耦合，而使多个对象有机会处

理这个请求。将这些请求连成一个链，并沿着这条链传递该请求，直到有个对象处理它。

         责任链模式：在责任链模式中，很多对象由每一个对象对其下家的引用而接起来形成一条链。请求在这个链上传递，直到链上的某一个对象决定处理此请求。客户并不知道链上的哪一个对象最终处理这个请求，系统可以在不影响客户端的情况下动态的重新组织链和分配责任。处理者有两个选择：承担责任或者把责任推给下家。一个请求可以最终不被任何接收端对象所接受。





4.Command：将一个请求封装为一个对象，从而使你可以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，以及支持可以取消的操作。

         命令模式：命令模式把一个请求或者操作封装到一个对象中。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开，委派给不同的对象。命令模式允许请求的一方和发送的一方独立开来，使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口，更不必知道请求是怎么被接收，以及操作是否执行，何时被执行以及是怎么被执行的。系统支持命令的撤消。



5.Iterator：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各种元素，而无需暴露该对象的内部表示。

         迭代子模式：迭代子模式可以顺序访问一个聚集中的元素而不必暴露聚集的内部表象。多个对象聚在一起形成的总体称之为聚集，聚集对象是能够包容一组对象的容器对象。迭代子模式将迭代逻辑封装到一个独立的子对象中，从而与聚集本身隔开。迭代子模式简化了聚集的界面。每一个聚集对象都可以有一个或一个以上的迭代子对象，每一个迭代子的迭代状态可以是彼此独立的。迭代算法可以独立于聚集角色变化。



6.Mediator：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相互引用，从而使得耦合松散，可以独立改变相互之间的交互。

         调停者模式：调停者模式包装了一系列对象相互作用的方式，使得这些对象不必相互明显作用。从而使他们可以松散偶合。当某些对象之间的作用发生改变时，不会立即影响其他的一些对象之间的作用。保证这些作用可以彼此独立的变化。调停者模式将多对多的相互作用转化为一对多的相互作用。调停者模式将对象的行为和协作抽象化，把对象在小尺度的行为上与其他对象的相互作用分开处理。



7.Memento：不破坏封装的前提下，捕获对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。

         备忘录模式：备忘录对象是一个用来存储另外一个对象内部状态的快照的对象。备忘录模式的用意是在不破坏封装的条件下，将一个对象的状态捉住，并外部化，存储起来，从而可以在将来合适的时候把这个对象还原到存储起来的状态。



8.Observer：定义对象间的一种一对多的依赖关系，以便当一个对象的状态发生变化时依赖于它的所有的对象都得到通知和刷新。

         观察者模式：观察者模式定义了一种一队多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态上发生变化时，会通知所有观察者对象，使他们能够自动更新自己。



9.State：允许一个对象再内部状态改变的时候改变它的行为。对象看起来似乎修改了所属的类。

         状态模式：状态模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变行为。这个对象看上去象是改变了它的类一样。状态模式把所研究的对象的行为包装在不同的状态对象里，每一个状态对象都属于一个抽象状态类的一个子类。状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。状态模式需要对每一个系统可能取得的状态创立一个状态类的子类。当系统的状态变化时，系统便改变所选的子类。



10. Strategy：定义一系列的算法，把他们封装起来，并可以相互替换，使算法独立于客户。

         策略模式：策略模式针对一组算法，将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中，从而使得它们可以相互替换。策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。策略模式把行为和环境分开。环境类负责维持和查询行为类，各种算法在具体的策略类中提供。由于算法和环境独立开来，算法的增减，修改都不会影响到环境和客户端。



11.Visitor：标识一个作用于某对象结构中的各元素的操作，在不改变各元素的类的前提下定义作用于这个元素的新操作。

         访问者模式：访问者模式的目的是封装一些施加于某种数据结构元素之上的操作。一旦这些操作需要修改的话，接受这个操作的数据结构可以保持不变。访问者模式适用于数据结构相对未定的系统，它把数据结构和作用于结构上的操作之间的耦合解脱开，使得操作集合可以相对自由的演化。访问者模式使得增加新的操作变的很容易，就是增加一个新的访问者类。访问者模式将有关的行为集中到一个访问者对象中，而不是分散到一个个的节点类中。当使用访问者模式时，要将尽可能多的对象浏览逻辑放在访问者类中，而不是放到它的子类中。访问者模式可以跨过几个类的等级结构访问属于不同的等级结构的成员类。