《C#面向对象设计模式纵横谈》学习笔记

创建型模式

 

1. Singleton 单件

 

动机：

在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。

如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？

这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任。

 

意图：

保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。

——《设计模式》GoF

 

结构：

 

单线程Singleton模式的几个要点：

·Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。

·Singleton模式一般不要支持ICloneable接口，因为这可能会导致多个对象实例，

与Singleton模式的初衷违背.

·Singleton模式个一般不要支持序列化,因为这也有可能导致多个对象实例,同样与Singleton模式的初衷违背.

·Singleton模式只考虑到了对象创建的管理,没有考虑对象销毁的管理。就支持垃圾回收的平台和对象的开销来讲，我们一般没有必要对其销毁进行特殊的管理。

·不能应对多线程环境：在多线程环境下，使用Singleton模式仍然有可能得到Singleton类的多个实例对象。

 

Singleton模式扩展：

·将一个实例扩展到n个实例，例如对象池的实现。

·将new构造器的调用转移到其他类中，例如多个类协同工作环境中，某个局部环境只需要拥有某个类的一个实例。

·理解和扩展Singleton模式的核心是“如何控制用户使用new对一个类的实例构造器的任意调用”。

Class Singleton

{

public static readonly Singleton Instance = new Singleton();

private Singleton() { }

}

 

2.Abstract Factory 抽象工厂

 

动机（Motivation）：在软件系统中，经常面临着“一系列相互依赖的对象”的创建工作；同时，由于需求的变化，往往存在更多系列对象的创建工作。

如何应对这种变化？如何绕过常规的对象创建方法（new），提供一种“封装机制”来避免客户程序和这种“多系列具体对象创建工作”的紧耦合？

 

意图(Intent)：提供一个接口，让该接口负责创建一系列“相关或者相互依赖的对象”，无需指定它们具体的类。 ——《设计模式》GoF

 

结构(Structure)：

模式的几个要点：

·如果没有应对“多系列对象构建”的需求变化，则没有必要使用Abstract Factory模式，这时候使用简单的静态工厂完全可以。

·“系列对象”指的是这些对象之间有相互依赖、或作用的关系，例如游戏开发场景中的“道路”与“房屋”的依赖，“道路”与“地道”的依赖。

·Abstract Factory模式主要在于应对“新系列”的需求变动。其缺点在于难以应对“新对象”的需求变动。

·Abstract Factory模式经常和Factory Method模式共同组合来应对“对象创建”的需求变化。

 

3．Builder 生成器模式

 

动机：在软件系统中，有时候面临着“一个复杂对象”的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。

如何应对这种变化？如何提供一种“封装机制”来隔离出“复杂对象的各个部分”的变化，从而保持系统中的“稳定构建算法”不随着需求改变而改变？

 

意图：将一个复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。——《设计模式》GoF

 

结构：

 

协作（Collaborations）:

 

模式的几个要点：

·Builder模式主要用于“分步骤构建一个复杂的对象”。在这其中“分步骤”是一个稳定的算法，而复杂对象的各个部分则经常变化。

·变化点在哪里，封装哪里——Builder模式主要在于应对“复杂对象各个部分”的频繁需求变动。其缺点在于难以应对“分步骤构建算法”的需求变动。

·Abstract Factory模式解决“系列对象”的需求变化，Builder模式解决“对象部分”的需求变化。Builder模式通常和Composite模式组合使用。

 

4．Factory Method 工厂方法模式

 

动机：在软件系统中，经常面临着“某个对象”的创建工作；由于需求的变化，这个对象经常面临着剧烈的变化，但是它却拥有比较稳定的接口。

如何应对这种变化？如何提供一种“封装机制”来隔离出“这个易变对象”的变化，从而保持系统中“其他依赖该对象的对象”不随着需求改变而改变？

 

意图：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使得一个类的实例化延迟到子类。 ——《设计模式》GoF

 

结构：

 

模式的几个要点：

·Factory Method模式主要用于隔离类对象的使用者和具体类型之间的耦合关系。面对一个经常变化的具体类型，紧耦合关系会导致软件的脆弱。

·Factory Method模式通过面向对象的手法，将所要创建的具体对象工作延迟到子类，从而实现一种扩展（而非更改）的策略，较好地解决了这种紧耦合关系。

·Factory Method模式解决“单个对象”的需求变化，Abstract Factory模式解决“系列对象”的需求变化，Builder模式解决“对象部分”的需求变化。

 

5．Prototype 原型模式

 

动机：

在软件系统中，经常面临着“某些结构复杂的对象”的创建工作；由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化，但是它们却拥有比较稳定一致的接口。

如何应对这种变化？如何向“客户程序（使用这些对象的程序）”隔离出“这些易变对象”，从而使得“依赖这些易变对象的客户程序”不随着需求改变而改变？

 

意图：

使用原型实例指定创建对象的种类，然后通过拷贝这些原型来创建新的对象。

——《设计模式》GoF

结构：

 

模式的几个要点：

·Prototype模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型（易变类）之间的耦合关系，它同样要求这些“易变类”拥有“稳定的接口”。

·Prototype模式对于“如何创建易变类的实体对象”采用“原型克隆”的方法来做，它使得我们可以非常灵活地动态创建“拥有某些稳定接口”的新对象——所需工作仅仅是注册一个新类的对象（即原型），然后在任何需要的地方不断地Clone。

·Prototype模式中的Clone方法可以利用.NET中的Object类的MemberwiseClone()方法或者序列化来实现深拷贝。

 

有关创建性模式的讨论

·Singleton模式解决的是实体对象个数的问题。除了Singleton之外，其他创建型模式解决的都是new所带来的耦合关系。

·Factory Method, Abstract Factory, Builder都需要一个额外的工厂类来负责实例化“易变对象”，而Prototype则是通过原型（一个特殊的工厂类）来克隆“易变对象”。

·如果遇到“易变类”，起初的设计通常从Factory Method开始，当遇到更多的复杂变化时，再考虑重构为其他三种工厂模式（Abstract Factory, Builder, Prototype）。

 

 

结构型模式

 

6. Adapter 适配器模式

 

动机：

在软件系统中，由于应用环境的变化，常常需要将“一些现存的对象”放在新的环境中应用，但是新环境要求的接口是这些现存对象所不满足的。

如何应对这种“迁移的变化”？如何既能利用现有对象的良好实现，同时又能满足新的应用环境所要求的接口？

 

意图：

将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。 ——《设计模式》GoF

 

结构：

对象适配器

类适配器

Adapter模式的几个要点

·Adapter模式主要应用于“希望复用一些现存的类，但是接口又与复用环境要求不一致的情况”，在遗留代码复用、类库迁移等方面非常有用。

·GoF定义了两种Adapter模式的实现结构：对象适配器和类适配器。但类适配器采用“多继承”的实现，带来了不良的高耦合，所以一般不推荐使用。对象适配器采用“对象组合”的方式，更符合松耦合精神。

·Adapter模式可以实现的非常灵活，不必拘泥于GoF中定义的两种结构。例如，完全可以将Adapter模式中的“现存对象”作为新的接口方法参数，来达到适配的目的。

·Adapter模式本身要求我们尽可能地使用“面向接口的编程”风格，这样才能在后期很方便地适配。

 

7. Bridge 桥接模式

 

动机：

如何应对这种“多维度的变化”？如何利用面向对象技术来使得Tank类型可以轻松地沿着“平台”和“型号”两个方向变化，而不引入额外的复杂度？

意图：

将抽象部分与实现部分分离，使它们都可以独立地变化。 ——《设计模式》GoF

 

结构：

Bridge模式的几个要点：

·Bridge模式使用“对象间的组合关系”解耦了抽象和实现之间固有的绑定关系，使得抽象（Tank的型号）和实现（不同的平台）可以沿着各自的维度来变化。

·所谓抽象和实现沿着各自纬度的变化，即“子类化”它们，比如不同的Tank型号子类，和不同的平台子类）。得到各个子类之后，便可以任意组合它们，从而获得不同平台上的不同型号。

·Bridge模式有时候类似于多继承方案，但是多继承方案往往违背单一职责原则（即一个类只有一个变化的原因），复用性比较差。Bridge模式是比多继承方案更好的解决方法。

·Bridge模式的应用一般在“两个非常强的变化维度”，有时候即使有两个变化的维度，但是某个方向的变化维度并不剧烈——换方之两个变化不会导致纵横交错的结果，并不一定要使用Bridge模式。

 

8. Composite 组合模式

 

动机：

客户代码过多地依赖于对象容器复杂的内部实现结构，对象容器内部实现结构（而非抽象接口）的变化将引起客户代码的频繁变化，带来了代码的维护性、扩展性等弊端。

如何将“客户代码与复杂的对象容器结构”解耦？让对象容器自己来实现自身的复杂结构，从而使得客户代码就像处理简单对象一样来处理复杂的对象容器？

 

意图：

将对象组合成树形结构以表示“部分—整体”的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。 ——《设计模式》GoF

结构：

Composite模式的几个要点

·Composite模式采用树形结构来实现普遍存在的对象容器，从而将“一对多”的关系转化为“一对一”的关系，使得客户代码可以一致地处理对象和对象容器，无需关心处理的是单个的对象，还是组合的对象容器。

·将“客户代码与复杂的对象容器结构”解耦是Composite模式的核心思想，解耦之后，客户代码将与纯粹的抽象接口——而非对象容器的复内部实现结构——发生依赖关系，从而更能“应对变化”。

·Composite模式中，是将“Add和Remove等和对象容器相关的方法”定义在“表示抽象对象的Component类”中，还是将其定义在“表示对象容器的Composite类”中，是一个关乎“透明性”和“安全性”的两难问题，需要仔细权衡。这里有可能违背面向对象的“单一职责原则”，但是对于这种特殊结构，这又是必须付出的代价。ASP.NET控件的实现在这方面为我们提供了一个很好的示范。

·Composite模式在具体实现中，可以让父对象中的子对象反向追溯；如果风对象有频敏的遍历需求，可使用缓存技巧来改善效率。

 

9. Decorator 装饰模式

 

动机：

我们“过度地使用了继承来扩展对象的功能”，由于继承为类型引入的静态特质，使得这种扩展方式缺乏灵活性；并且随着子类的增多（扩展功能的增多），各种子类的组合（扩展功能的组合）会导致更多子类的膨胀（多继承）。

如何使“对象功能的扩展”能够根据需要来动态地实现？同时避免“扩展功能的增多”带来的子类膨胀问题？从而使得任何“功能扩展变化”所导致的影响将为最低？

 

意图：
动态地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言，Decorator模式比生成子类更为灵活。 ——《设计模式》GoF

结构：

 

Decorator模式的几个要点：

·通过采用组合、而非继承的手法，Decorator模式实现了在运行时动态地扩展对象功能的能力，而且可以根据需要扩展多个功能。避免了单独使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。

·Component类在Decorator模式中充当抽象接口的角色，不应该去实现具体的行为。而且Decorator类对于Component类应该透明——换言之Component类无需知道Decorator类，Decorator类是从外部来扩展Component类的功能。

· Decorator类在接口上表现为is-a Component的继承关系，即Decorator类继承了Component类所具有的接口。但在实现上又表现为has-a Component的组合关系，即Decorator类又使用了另外一个Component类。我们可以使用一个或者多个Decorator对象来“装饰”一个Component对象，且装饰后的对象仍然是一个Component对象。

·Decorator模式并非解决“多子类衍生的多继承”问题，Decorator模式应用的要点在于解决“主体类在多个方向上的扩展功能”——是为“装饰”的含义。

 

10. Facade 外观模式

 

动机：

组合的客户和组件中各种复杂的子系统有了过多的耦合，随着外部客户程序和各子系统的演化，这种过多的耦合面临很多变化的挑战。

如何简化外部客户程序和系统间的交互接口？如何将外部客户程序的演化和内部子系统的变化之间的依赖相互解耦？

 

意图：

为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，Façade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。 ——《设计模式》GoF

结构：

Façade模式的几个要点：

·从客户程序的角度来看，Façade模式不仅简化了整个组件系统的接口，同时对于组件内部与外部客户程序来说，从某种程度上也达到了一种“解耦”的效果——内部子系统的任何变化不会影响到Façade接口的变化。

·Façade设计模式更注重从架构的层次去看整个系统，而不是单个类的层次。Façade很多时候更是一种架构设计模式。

·注意区分Façade模式、Adapter模式、Bridge模式与Decorator模式。Façade模式注重简化接口，Adapter模式注重转换接口，Bridge模式注重分离接口（抽象）与其实现，Decorator模式注重稳定接口的前提下为对象扩展功能。

 

11. Flyweight 享元模式

动机：

采用纯粹对象方案的问题在于大量细粒度的对象会很快充斥在系统中，从而带来很高的运行时代价——主要指内在需求方面的代价。

如何在避免大量细粒度对象问题的同时，让外部客户程序仍然能够透明地使用面向对象的方式来进行操作？

 

意图：

运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。 ——《设计模式》GoF

结构：

Flyweight模式的几个要点：

·面向对象很好地解决了抽象性的问题，但是作为一个运行在机器中的程序实体，我们需要考虑对象的代价问题。Flyweight设计模式主要解决面向对象的代价问题，一般不触主面向对象的抽象性问题。

·Flyweight采用对象共享的做法来降低系统中对象的个数，从而降低细粒度对象给系统带来的内存压力。在具体实现方面，要注意对象状态的处理。

·对象的数量太大从而导致对象内存开销加大——什么样的数量才算大？

这需要我们仔细的根据具体应用情况进行评估，而不能凭空臆断。

 

 

12. Proxy 代理模式

 

动机：

在面向对象系统中，有些对象由于某种原因（比如对象创建的开销很大，或者某些操作需要安全控制，或者需要进程外的访问等），直接访问会给使用、或者系统结构带来很多麻烦。

如何在不失去透明操作对象的同时来管理/控制这些对象特有的复杂性？增加一层间接层是软件开发中常见的解决方式。

 

意图：

为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。 ——《设计模式》GoF

 

结构：

 

Proxy模式的几个要点：

·“增加一层间接层”是软件系统中对许多复杂问题的一种常见解决方法。在面向对象系统中，直接使用某些对象会带来很多问题，作为间接层的proxy对象便是解决这一问题的常用手段。

·具体proxy设计模式的实现方法、实现粒度都相差很大，有些可能对单个对象做细粒度的控制，如copy-on-write技术，有些可能对组件模块提供抽象代理层，在架构层次对对象做proxy。

·Proxy并不一定要求保持接口的一致性，只要能够实现间接控制，有时候损及一些透明性是可以接受的。

 

行为型模式

 

13. Template Method模板方法

 

动机：

在软件构建过程中，对于某一项任务，它常常有稳定的整体操作结构，但各个子步骤却有很多改变的需求，或者由于固有的原因（比如框架与应用之间的关系）而无法和任务的整体结构同时实现。

如何在确定稳定操作结构的前提下，来灵活应对各个子步骤的变化或者晚期实现需求？

 

意图：

定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。Template Method使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

——《设计模式》GoF

 

结构：

Template Method模式的几个要点：

·Template Method模式是一种非常基础性的设计模式，在面向对象系统中有着大量的应用。它用最简洁的机制（虚函数的多态性）为很多应用程序框架提供了灵活的扩展点，是代码复用方面的基本实现结构。

·除了可以灵活应对子步骤的变化外，“不要调用我，让我来调用你”的反向控制结构是Template Method的典型应用。

·在具体实现方面，被Template Method调用的虚方法可以具有实现，也可以没有任何实现（抽象方法、纯虚方法），但一般推荐它们设置为protected方法。

 

14. Command命令

 

动机：

在软件构建过程中，“行为请求者”与“行为实现者”通常呈现一种“紧耦合”。但在某些场合——比如需要对行为进行“记录、撤销/重做（undo/redo）、事务”等处理，这种无法抵御变化的紧耦合是不合适的。

在这种情况下，如何将“行为请求者”与“行为实现者”解耦？将一组行为抽象为对象，可以实现二者之间的松耦合。

 

意图：

将一个请求封装为一个对象，从而使你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，以及支持可撤销的操作。 ——《设计模式》GoF

 

结构：

Command模式的几个要点：

·Command模式的根本目的在于将“行为请求者”与“行为实现者”解耦，在面向对象语言中，常见的实现手段是“将行为抽象为对象”。

· 实现Command接口的具体命令对象ConcreteCommand有时候根据需要可能会保存一些额外的状态信息。

·Command模式与C#中的Delegate有些类似。但两者定义行为接口的规范有所区别：Command以面向对象中的“接口-实现”来定义行为接口规范，更严格，更符合抽象原则；Delegate以函数签名来定义行为接口规范，更灵活，但抽象能力比较弱。

 

15. Interpreter解释器

 

动机：

在软件构建过程中，如果某一特定领域的问题比较复杂，类似的模式不断重复出现，如果使用普通的编程方式来实现将面临非常频繁的变化。

在这种情况下，将特定领域的问题表达为某种语法规则下的句子，然后构建一个解释器来解释这样的句子，从而达到解决问题的目的。

 

意图：

给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一种解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。 ——《设计模式》GoF

结构：

 

Interpreter模式的几个要点：

·Interpreter模式的应用场合是Interpreter模式应用中的难点，只有满足“业务规则频繁变化，且类似的模式不断重复出现，并且容易抽象为语法规则的问题”才适合使用Interpreter模式。

·使用Interpreter模式来表示文法规则，从而可以使用面向对象技巧来方便地“扩展”文法。

·Interpreter模式比较适合简洁的文法表示，对于复杂的文法表示，Interpreter模式会产生比较大的类层次结构，需要求助于语法分析生成器这样的标准工具。

 

16. Mediator中介者

 

动机：

在软件构建过程中，经常会出现多个对象互相关联交互的情况，对象之间常常会维持一种复杂的引用关系，如果遇到一些需求的更改，这种直接的引用关系将面临不断的变化。

在这种情况下，我们可使用一个“中介对象”来管理对象间的关联关系，避免相互交互的对象之间的紧耦合引用关系，从而更好地抵御变化。

 

意图：

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的相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。 ——《设计模式》GoF

 

结构：

 

Mediator模式的几个要点：

·将多个对象间复杂的关联关系解耦，Mediator模式将多个对象间的控制逻辑进行集中管理，变“多个对象互相关联”为“多个对象和一个中介者关联”，简化了系统的维护，抵御了可能的变化。

·随着控制逻辑的复杂化，Mediator具体对象的实现可能相当复杂。这时候可以对Mediator对象进行分解处理。

·Façade模式是解耦系统外到系统内（单向）的对象关联关系；Mediator模式是解耦系统内各个对象之间（双向）的关联关系。

 

17. Iterator迭代器

 

动机：

在软件构建过程中，集合对象内部结构常常变化各异。但对于这些集合对象，我们希望在不暴露其内部结构的同时，可以让外部客户代码透明地访问其中包含的元素；同时这种“透明遍历”也为“同一种算法在多种集合对象上进行操作”提供了可能。

使用面向对象技术将这种遍历机制抽象为“迭代器对象”为“应对变化中的集合对象”提供了一种优雅的方式。

 

意图：

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。

——《设计模式》GoF

 

结构：

Iterator模式的几个要点：

·迭代抽象：访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。

·迭代多态：为遍历不同的集合结构提供一个统一的接口，从而支持同样的算法在不同的集合结构上进行操作。

·迭代器的健壮性考虑：遍历的同时更改迭代器所在的集合结构，会导致问题。

 

18. Observer 观察者模式

 

动机：

在软件构建过程中，我们需要为某些对象建立一种“通知依赖关系”——一个对象（目标对象）的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知。如果这样的依赖关系过于紧密，将使软件不能很好地抵御变化。

使用面向对象技术，可以将这种依赖关系弱化，并形成一种稳定的依赖关系。从而实现软件体系结构的松耦合。

 

意图：

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改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并自动更新。 ——《设计模式》GoF

 

结构：

Observer模式的几个要点：

·使用面向对象的抽象，Observer模式使得我们可以独立地改变目标与观察者，从而使二者之间的依赖关系达到松耦合。

·目标发送通知时，无需指定观察者，通知（可以携带通知信息作为参数）会自动传播。观察者自己决定是否需要订阅通知，目标对象对此一无所知。

·在C#的event中，委托充当了抽象的Observer接口，而提供事件的对象充当了目标对象。委托是比抽象Observer接口更为松耦合的设计。

 

19. Chain of Responsibility模式

 

动机：

在软件构建过程中，一个请求可能被多个对象处理，但是每个请求在运行时只能有一个接受者，如果显式指定，将必不可少地带来请求发送者与接受者的紧耦合。

 

如何使请求的发送者不需要指定具体的接受者？让请求的接受者自己在运行时决定来处理请求，从而使两者解耦。

 

意图：

使多个对象有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接受收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递请求，直到有一个对象处理它为止。

——《设计模式》GoF

 

结构：

Chain of Responsibility模式的几个要点：

·Chain of Responsibility模式的应用场合在于“一个请求可能有多个接受者，但是最后具正的接受者只有一个”，只有这时候请求发送者与接受者的耦合才有可能出现“变化脆弱”的症状，职责链的目的就是将二者解耦，从而更好地应对变化。

·应用了Chain of Responsibility模式后，对象的职责分派将更具灵活性。我们可以在运行时动态添加/修改请求的处理职责。

·如果请求传递到职责链的末尾仍得不到处理，应该有一个合理的缺省机制。这也是每一个接受对象的责任，而不是发出请求的对象的责任。

 

20. Memento备忘录模式

 

动机：

在软件构建过程中，某些对象的状态在转换过程中，可能由于某种需要，要求程序能够回溯到对象之前处于某个点时的状态。如果使用一些公有接口来让其他对象得到对象的状态，便会暴露对象的细节实现。

如何实现对象状态的良好保存与恢复？但同时又不会因此而破坏对象本身的封闭性。

 

意图（Intent）

在不破坏封闭性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可以将该对象恢复到原先保存的状态。 ——《设计模式》GoF

 

结构(Structure)

 

Memento模式的几个要点：

·备忘录（Memento）存储原发器(Originator)对象的内部状态，在需要时恢复原发器状态。Memento模式适用于“由原发器管理，却又必须存储在原发器之外的信息”

·在实现Memento模式中，要防止原发器以外的对象访问备忘录对象。备忘录对象有两个接口，一个为原发器使用的宽接口；一个为其他对象使用的窄接口。

·在实现Memento模式时，要考虑拷贝对象状态的效率问题，如果对象开销比较大，可以采用某种增量式改变来改进Memento模式。

 

21. State 状态模式

 

动机：

在软件构建过程中，某些对象的状态如果改变，其行为也会随之而发生变化，比如文档处于只读状态，其支持的行为和读写状态支持的行为就可能完全不同。

如何在运行时根据对象的状态来透明地更改对象的行为？而不会为对象操作和状态转化之间引入紧耦合？

 

意图（Intent）

允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。从而使对象看起来似乎修改了其行为。

——《设计模式》GoF

 

结构（Structure）

 

State模式的几个要点

·State模式将所有与一个特定状态相关的行为都放入一个State的子类对象中，在对象状态切换时，切换相应的对象；但同时维持State的接口，这样实现了具体操作与状态转换之间的解耦。

·为不同的状态引入不同的对象使得状态转换变得更加明确，而且可以保证不会出现状态不一致的情况，因为转换是原子性的——要么彻底转换过来，要么不转换。

·如果State对象没有实例变量，那么各个上下文可以共享同一个State对象，从而节省对象开销。

 

22. Strategy 策略模式

 

动机(Motivation)：

在软件构建过程中，某些对象使用的算法可能多种多样，经常改变，如果将这些算法都编码到对象中，将会使对象变得异常复杂；而且有时候支持不使用的算法也是一个性能负担。

如何在运行时根据需要透明地更改对象的算法？将算法与对象本身解耦，从而避免上述问题？

 

意图(Intent)

定义一系列算法，把它们一个个封闭起来，并且使它们可互相替换。该模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。 ——《设计模式》GoF

 

结构（Structure）

 

Strategy模式的几个要点

·Strategy及其子类为组件提供了一系列可重用的算法，从而可以使得类型在运行时方便地根据需要在各个算法之间进行切换。所谓封装算法，支持算法的变化。

·Strategy模式提供了用条件判断语句以外的另一种选择，消除条件判断语句，就是在解耦合。含有许多条件判断语句的代码通常都需要Strategy模式。

·与State类似，如果Strategy对象没有实例变量，那么各个上下文可以共享同一个Strategy对象，从而节省对象开销。

 

. Visitor 访问者模式

 

动机(Motivation)：

在软件构建过程中，由于需求的改变，某些类层次结构中常常需要增加新的行为（方法），如果直接在基类中做这样的更改，将会给子类带来很繁重的变更负担，甚至破坏原有设计。

如何在不更改类层次结构的前提下，在运行时根据需要透明地为类层次结构上的各个类动态添加新的操作，从而避免上述问题？

 

意图(Intent)

表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新的操作。 ——《设计模式》GoF

 

结构（Structure）

 

Vistor模式的几个要点：

·Vistor模式通过所谓双重分发(double dispatch)来实现在不更改Element类层次结构的前提下，在运行时透明地为类层次结构上的各个类动态添加新的操作。

·所谓双重分发即Visitor模式中间包括了两个多态分发（注意其中的多态机制）：第一个为accetp方法的多态辨析；第二个为visit方法的多态辨析。

·Visitor模式的最大缺点在于扩展类层次结构（增添新的Element子类），会导致Visistor类的改变。因此Visitor模式适用于“Element类层次结构稳定，而其中的操作却经常面临频繁改动”。

 

. 设计模式总结

 

创建型模式

·Singleton模式解决的是实体对象个数的问题。除了Singleton之外，其他创建型模式解决的都是new所带来的耦合关系。

·Factory Method, Abstract Factory, Builder都需要一个额外的工厂类来负责实例“易变对象”，而Prototype则是通过原型（一个特殊的工厂类）来克隆“易变对象”。

·如果遇到“易变类”，起初的设计通常从Factory Method开始，当遇到更多的复杂变化时，再考虑重构为其他三种工厂模式（Abstract Factory, Builder, Prototype）。

结构型模式

·Adapter模式注重转换接口，将不吻合的接口适配对接

·Bridge模式注重分离接口与其实现，支持多维度变化

·Composite模式注重统一接口，将“一对多”的关系转化为“一对一”的关系

·Decorator模式注重稳定接口，在此前提下为对象扩展功能

·Façade模式注重简化接口，简化组件系统与外部客户程序的依赖关系

·Flyweight模式注重保留接口，在内部使用共享技术对对象存储进行优化

·Proxy模式注重假借接口，增加间接层来实现灵活控制

行为型模式（1）

·Template Method模式封装算法，支持算法的变化

·State模式注重封装与状态相关的行为，支持状态的变化

·Memento模式注重封装对象状态变化，支持状态保存/恢复

·Mediator模式注重封装对象间的交互，支持对象交互的变化

行为型模式（2）

·Chain Of Responsibility模式注重封装对象责任，支持责任的变化

·Command模式注重将请求封装为对象，支持请求的变化

·Iterator模式注重封装集合对象内部结构，支持集合的变化

·Interpreter模式注重封装特定领域变化，支持领域问题的频繁变化

·Observer模式注重封装对象通知，支持通信对象的变化

·Visitor模式注重封装对象操作变化，支持在运行时为类层次结构动态添加新的操作。

 

设计模式应用总结

·设计模式建立在对系统变化点的基础上进行，哪里有变化点，哪里应用设计模式。

·设计模式应该以演化的方式来获得，系统的变化点往往是经过不断演化才能准确定位。

·不能为了模式而模式，设计模式是一种软件设计的软力量，而非规范标准。不应夸大设计模式的作用。

[新一篇] 1616

[舊一篇] 在火星上最后的日子