# 设计模式(Design Pattern)
# 1. 概念了解
设计模式这个术语最初并不是出现在软件设计中，而是被用于建筑领域的设计中
软件设计模式（Software Design Pattern），又称设计模式，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
它描述了在软件设计过程中的一些不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。也就是说，它是解决特定问题的一系列套路，是前辈们的代码设计经验的总结，具有一定的普遍性，可以反复使用。其目的是为了提高代码的可重用性、代码的可读性和代码的可靠性
# 2. GOF介绍
在 1995 年，由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名为 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software（中文译名：设计模式 - 可复用的面向对象软件元素） 的书，该书首次提到了软件开发中设计模式的概念
四位作者合称 GOF（四人帮，全拼 Gang of Four）。他们所提出的设计模式主要是基于以下的面向对象设计原则
- 对接口编程而不是对实现编程
- 优先使用对象组合而不是继承
# 3. 总图预览
# 4. 目的区分
根据模式是用来完成什么工作来划分，这种方式可分为创建型模式、结构型模式和行为型模式 3 种
# 4.1. 创建型模式
创建型模式的主要关注点是怎样创建对象，它的主要特点是将对象的创建与使用分离。这样可以降低系统的耦合度，使用者不需要关注对象的创建细节，对象的创建由相关的工厂来完成。就像我们去商场购买商品时，不需要知道商品是怎么生产出来一样，因为它们由专门的厂商生产
- 单例模式(Singleton)：某个类只能生成一个实例，该类提供了一个全局访问点供外部获取该实例，其拓展是有限多例模式
- 原型模式(Prototype)：将一个对象作为原型，通过对其进行复制而克隆出多个和原型类似的新实例
- 工厂方法模式(FactoryMethod)：定义一个用于创建产品的接口，由子类决定生产什么产品
- 抽象工厂模式(AbstractFactory)：提供一个创建产品族的接口，其每个子类可以生产一系列相关的产品
- 建造者模式(Builder)：将一个复杂对象分解成多个相对简单的部分，然后根据不同需要分别创建它们，最后构建成该复杂对象
# 4.2. 结构型模式
结构型模式描述如何将类或对象按某种布局组成更大的结构。它分为类结构型模式和对象结构型模式，前者采用继承机制来组织接口和类，后者釆用组合或聚合来组合对象
由于组合关系或聚合关系比继承关系耦合度低，满足“合成复用原则”，所以对象结构型模式比类结构型模式具有更大的灵活性
- 代理（Proxy）模式：为某对象提供一种代理以控制对该对象的访问。即客户端通过代理间接地访问该对象，从而限制、增强或修改该对象的一些特性。
- 适配器（Adapter）模式：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能一起工作。
- 桥接（Bridge）模式：将抽象与实现分离，使它们可以独立变化。它是用组合关系代替继承关系来实现的，从而降低了抽象和实现这两个可变维度的耦合度。
- 装饰（Decorator）模式：动态地给对象增加一些职责，即增加其额外的功能。
- 外观（Facade）模式：为多个复杂的子系统提供一个一致的接口，使这些子系统更加容易被访问。
- 享元（Flyweight）模式：运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。
- 组合（Composite）模式：将对象组合成树状层次结构，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性
# 4.3. 行为型模式
行为型模式用于描述程序在运行时复杂的流程控制，即描述多个类或对象之间怎样相互协作共同完成单个对象都无法单独完成的任务，它涉及算法与对象间职责的分配
行为型模式分为类行为模式和对象行为模式，前者采用继承机制来在类间分派行为，后者采用组合或聚合在对象间分配行为。由于组合关系或聚合关系比继承关系耦合度低，满足“合成复用原则”，所以对象行为模式比类行为模式具有更大的灵活性
- 模板方法（Template Method）模式：定义一个操作中的算法骨架，将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类在可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤。
- 策略（Strategy）模式：定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的改变不会影响使用算法的客户。
- 命令（Command）模式：将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。
- 职责链（Chain of Responsibility）模式：把请求从链中的一个对象传到下一个对象，直到请求被响应为止。通过这种方式去除对象之间的耦合。
- 状态（State）模式：允许一个对象在其内部状态发生改变时改变其行为能力。
- 观察者（Observer）模式：多个对象间存在一对多关系，当一个对象发生改变时，把这种改变通知给其他多个对象，从而影响其他对象的行为。
- 中介者（Mediator）模式：定义一个中介对象来简化原有对象之间的交互关系，降低系统中对象间的耦合度，使原有对象之间不必相互了解。
- 迭代器（Iterator）模式：提供一种方法来顺序访问聚合对象中的一系列数据，而不暴露聚合对象的内部表示。
- 访问者（Visitor）模式：在不改变集合元素的前提下，为一个集合中的每个元素提供多种访问方式，即每个元素有多个访问者对象访问。
- 备忘录（Memento）模式：在不破坏封装性的前提下，获取并保存一个对象的内部状态，以便以后恢复它。
- 解释器（Interpreter）模式：提供如何定义语言的文法，以及对语言句子的解释方法，即解释器。
# 5. 作用区分
根据模式是主要用于类上还是主要用于对象上来分，这种方式可分为类模式和对象模式两种
# 5.1. 类模式
用于处理类与子类之间的关系，这些关系通过继承来建立，是静态的，在编译时刻便确定下来了。GoF 中的工厂方法、（类）适配器、模板方法、解释器属于该模式
# 5.2. 对象模式
用于处理对象之间的关系，这些关系可以通过组合或聚合来实现，在运行时刻是可以变化的，更具动态性。GoF 中除了以上 4 种，其他的都是对象模式
# 6. 设计原则
设计模式的七大原则
- 开闭原则（Open Closed Principle，OCP）
- 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）
- 依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle，DIP）
- 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）
- 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）
- 迪米特法则（Law of Demeter，LoD）又叫作最少知识原则（Least Knowledge Principle，LKP)
- 合成复用原则（Composite Reuse Principle，CRP）又叫组合/聚合复用原则（Composition/Aggregate Reuse Principle，CARP）
# 6.1. 开闭原则
开闭原则的意思是：对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。简言之，是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类
# 6.2. 里氏替换原则
里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。LSP 是继承复用的基石，只有当派生类可以替换掉基类，且软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化，而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范
# 6.3. 依赖倒置原则
这个原则是开闭原则的基础，具体内容：针对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体
# 6.4. 单一职责原则
又称单一功能原则，对象不应该承担太多职责。这里的职责是指类变化的原因，单一职责原则规定一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因，否则类应该被拆分
# 6.5. 接口隔离原则
这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。它还有另外一个意思是：降低类之间的耦合度。由此可见，其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想，它强调降低依赖，降低耦合
# 6.6. 迪米特法则
最少知道原则是指：一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立
# 6.7. 合成复用原则
合成复用原则是指：尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承
# 6.8. 总结
这 7 种设计原则是软件设计模式必须尽量遵循的原则，是设计模式的基础。在实际开发过程中，并不是一定要求所有代码都遵循设计原则，而是要综合考虑人力、时间、成本、质量，不刻意追求完美，要在适当的场景遵循设计原则。这体现的是一种平衡取舍，可以帮助我们设计出更加优雅的代码结构
各种原则要求的侧重点不同，用一句话归纳总结软件设计模式的七大原则，如下表所示
| 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 |
实际上，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
记忆口诀：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
在程序设计时，我们应该将程序功能最小化，每个类只干一件事。若有类似功能基础之上添加新功能，则要合理使用继承。对于多方法的调用，要会运用接口，同时合理设置接口功能与数量。最后类与类之间做到低耦合高内聚