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浅谈设计模式及如何选择设计模式

  摘 要:针对当前软件行业普遍借鉴的设计模式,提出了如何选择设计模式,讨论了设计原则。

  关键词:设计模式;设计原则;设计模式的选择

  设计模式是面向对象技术的最新进展之一,它针对不断重复出现的问题,能够复用已有的、优秀的解决方案,因此提高了软件开发质量和代码重用性。

  1、设计模式概念

  设计模式是“对一些经过定制、能相互通信的对象和类的描述,用来解决特定场景下某个普遍的设计问题!盙OF经典设计模式使用类图、对象图、交互图等显示类与对象之间的关系和通信。其中类图用来描述各个类、类的结构以及它们之间的关系,对象图描述对象结构,而交互图描述的是对象间产生关系的流程。

  设计模式种类众多,在GOF经典设计模式中,达23种之多,设计模式分类主要是根据目的准则和范围准则。目的准则说明模式是用来完成什么工作的,根据目的准则,模式可分为三种:(1)创建型:设计模式与对象创建无关,把对象的创建和其它部分的代码分离,从而创建对象会更加灵活。例如设计模式中的简单工厂模式,工厂方法模式,抽象工厂模式,创建者模式,原型模式,单例模式;(2)结构型:模式结构清晰,主要处理类或对象的组合,但是模式的每一部分的结构都专门负责完成某一职责。例如设计模式中的外观模式,适配器模式,代理模式,装饰模式,桥模式,组合模式,享元模式;(3)行为型:行为类模式主要描述类或对象之间的交互,以及类和对象的主要职责模板方法模式,观察者模式,状态模式,策略模式,职责链模式,命令模式,访问者模式,调停者模式,备忘录模式,迭代器模式,解释器模式。范围准则关注模式的制定主要用于类还是对象,其中“类模式”处理类与类之间的继承关系,这种关系是静态的,而“对象模式”处理对象之间的关系,这种关系是动态的。设计模式种类繁多,如何选出一个针对特定设计问题的模式是十分困难的。因此选择适合特定设计问题的设计模式,是人们比较关心的问题。

  2、设计模式的选择

  设计模式是面向对象的高层次解决方案,它不会过于关注具体问题的细节,所以应该把现实世界中存在的问题进行抽象,设计模式在选择对象和决定对象粒度方面都能起到作用。

 、叛≡窈鲜实亩韵。设计模式的对象来源于现实世界的抽象模型,针对具体问题描述,进行抽象,创建类和操作。但是在这些分析模型中得到的一些层次较高或较低的类,在现实世界里并不存在,比如数组等,设计模式能够确定这些在现实世界中找不到的类。

 、凭龆ǘ韵罅6却笮。设计模式能够决定对象的大小和数目,例如,外观模式能够使用对象表示完整的子系统,享元模式的对象粒度最小且数目众多,抽象工厂模式能够生产其它对象的对象。这些设计模式为对象粒度的选择提供了一定的依据。每一种设计模式都是为解决一类问题而出现的,例如:桥接(Bridge)模式属于结构性模式,其意图是分离抽象部分和实现部分,使这两部分相互独立,不会相互影响;解释器(Interpreter)模式属于行为模式,它的意图是给定一个语言及其语法语义,并定义一个解释器,用来使用这些语法语义表示这个语言的含义;生成器(Builder)模式属于创建型模式,它的意图是把复杂对象的构建和它的表示分开,使得同一个创建过程可以含有不同的表示。只有了解了设计模式的意图,才会比较容易地选择出,适合实际问题的一个或多个设计模式。

  尽管设计模式在粒度和抽象层次上各不相同,但是它们之间还是具有一些关联,根据目的和使用范围不同,对设计模式进行了分类。分类能够指导应用设计模式的目的和范围,目的准则中的创建型模式与对象的创建有关,结构性模式关注于类或者对象的组合,行为性模式描述了类或者对象的交互关系和职责分配,范围准则是以类和对象来划分的,类模式是研究类与子类之间的静态关系,而对象模式关注的是对象之间的动态关系。如果确定了业务逻辑的目的和元素,就能缩小设计模式的选择范围,能够快速获得适合的设计模式或者模式组。

  3、设计原则

 、诺ヒ恢霸鹪,即不能存在多于一个导致类变更的原因。简单的说就是一个类只负责一项职责。在软件设计中,秉承着“高内聚,低耦合”的思想,让一个类仅负责一项职责。

 、评锸咸婊辉,如果对每一个类型为T1的对象o1,都有类型为T2的对象o2,使得以T1定义的所有程序P在所有的对象o1都换成o2时,程序P的行为没有变化,那么类型T2是类型T1的子类型。包含4层含义:①子类可以实现父类的抽象方法,但是不能覆盖父类的非抽象方法。②子类可以实现父类的抽象方法,但是不能覆盖父类的非抽象方法。③当子类覆盖或实现父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。④当子类覆盖或实现父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。

 、且览档怪迷,高层?椴挥Ω靡览档筒隳?,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。

 、冉涌诟衾朐,接口中的方法应该尽量少,不要使接口过于臃肿,不要有很多不相关的逻辑方法。

  总之,原则是前人经验的总结,在软件设计中具有一定的指导作用,但是不能完全照搬这些原则。对于接口隔离原则来说,接口尽量小,但是也要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活性是不争的事实,但是如果过小,则会造成接口数量过多,使设计复杂化,所以一定要适度。

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