軟件設(shè)計(jì)模式培訓(xùn)

軟件設(shè)計(jì)模式培訓(xùn)演講人：日期：FROMBAIDU軟件設(shè)計(jì)模式概述創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式行為型設(shè)計(jì)模式設(shè)計(jì)模式實(shí)踐應(yīng)用總結(jié)與展望目錄CONTENTSFROMBAIDU01軟件設(shè)計(jì)模式概述FROMBAIDUCHAPTER設(shè)計(jì)模式定義設(shè)計(jì)模式是在軟件設(shè)計(jì)中頻繁遇到的問(wèn)題的解決方案，是前人經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和提煉，可重復(fù)用于不同場(chǎng)景。設(shè)計(jì)模式分類根據(jù)設(shè)計(jì)模式的用途和目的，可將其分為創(chuàng)建型、結(jié)構(gòu)型和行為型三類。創(chuàng)建型模式關(guān)注對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程；結(jié)構(gòu)型模式關(guān)注類和對(duì)象的組合；行為型模式關(guān)注對(duì)象之間的通信和職責(zé)分配。設(shè)計(jì)模式定義與分類重要性設(shè)計(jì)模式可以提高軟件的可維護(hù)性、可重用性和可擴(kuò)展性，降低軟件開發(fā)的復(fù)雜度和風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)模式廣泛應(yīng)用于各種軟件開發(fā)場(chǎng)景，如企業(yè)級(jí)應(yīng)用開發(fā)、游戲開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等。通過(guò)使用設(shè)計(jì)模式，開發(fā)人員可以更加高效地解決常見問(wèn)題，提高開發(fā)效率和質(zhì)量。設(shè)計(jì)模式重要性及應(yīng)用場(chǎng)景學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握常見的設(shè)計(jì)模式及其應(yīng)用場(chǎng)景，能夠靈活運(yùn)用設(shè)計(jì)模式解決實(shí)際問(wèn)題；了解設(shè)計(jì)模式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景，避免濫用設(shè)計(jì)模式；培養(yǎng)良好的設(shè)計(jì)思維和編程習(xí)慣，提高代碼質(zhì)量和可維護(hù)性。課程安排課程將按照設(shè)計(jì)模式的分類進(jìn)行組織，先介紹創(chuàng)建型模式，然后介紹結(jié)構(gòu)型模式和行為型模式；每個(gè)模式將結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行講解，包括模式的定義、應(yīng)用場(chǎng)景、實(shí)現(xiàn)方式和優(yōu)缺點(diǎn)等；課程最后將進(jìn)行總結(jié)和回顧，幫助學(xué)員鞏固所學(xué)知識(shí)。學(xué)習(xí)目標(biāo)與課程安排02創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式FROMBAIDUCHAPTER工廠方法模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，其在父類中定義一個(gè)創(chuàng)建對(duì)象的方法，但具體的實(shí)現(xiàn)由子類負(fù)責(zé)。定義使得創(chuàng)建對(duì)象的過(guò)程延遲到子類中進(jìn)行，客戶端不需要知道具體的產(chǎn)品類名，只需要知道對(duì)應(yīng)的工廠即可。優(yōu)點(diǎn)每增加一個(gè)產(chǎn)品，就需要增加一個(gè)對(duì)應(yīng)的工廠類，增加了類的個(gè)數(shù)。缺點(diǎn)適用于需要?jiǎng)?chuàng)建一系列產(chǎn)品，但具體產(chǎn)品類可能會(huì)變化的情況。應(yīng)用場(chǎng)景工廠方法模式抽象工廠模式定義抽象工廠模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，其提供一個(gè)接口，用于創(chuàng)建相關(guān)或依賴對(duì)象的家族，而不需要明確指定具體類。優(yōu)點(diǎn)隔離了具體類的生成，使得客戶端不需要知道什么被創(chuàng)建，而且更換產(chǎn)品族容易。缺點(diǎn)難以支持新種類的產(chǎn)品，因?yàn)槌橄蠊S接口確定了可以被創(chuàng)建的產(chǎn)品集合。應(yīng)用場(chǎng)景適用于系統(tǒng)要獨(dú)立于產(chǎn)品的創(chuàng)建與組合時(shí)，以及強(qiáng)調(diào)一系列相關(guān)的產(chǎn)品對(duì)象的設(shè)計(jì)。定義優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景單例模式在內(nèi)存里只有一個(gè)實(shí)例，減少了內(nèi)存的開銷；避免對(duì)資源的多重占用。沒(méi)有接口，不能繼承，與單一職責(zé)原則沖突，一個(gè)類應(yīng)該只關(guān)心內(nèi)部邏輯，而不關(guān)心外面怎么樣來(lái)實(shí)例化。適用于需要頻繁進(jìn)行創(chuàng)建和銷毀的對(duì)象，以及創(chuàng)建對(duì)象時(shí)耗時(shí)過(guò)多或耗費(fèi)資源過(guò)多的情況。單例模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，其確保某一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。定義建造者模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，其將一個(gè)復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過(guò)程可以創(chuàng)建不同的表示。使得建造代碼與表示代碼分離，由于建造者隱藏了該產(chǎn)品是如何組裝的，所以若需要改變一個(gè)產(chǎn)品的內(nèi)部表示，只需要再定義一個(gè)具體的建造者來(lái)實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品必須有共同點(diǎn)，范圍有限制，如內(nèi)部變化復(fù)雜，會(huì)有很多的建造類。適用于需要生成的產(chǎn)品對(duì)象有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及需要靈活的對(duì)象構(gòu)造過(guò)程的情況。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景建造者模式定義原型模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，其用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類，并且通過(guò)拷貝這些原型創(chuàng)建新的對(duì)象。缺點(diǎn)配備克隆方法需要對(duì)類的功能進(jìn)行通盤考慮，這對(duì)于全新的類不是很難，但對(duì)于已有的類不一定很容易，特別當(dāng)一個(gè)類引用不支持串行化的間接對(duì)象，或者引用含有循環(huán)結(jié)構(gòu)的時(shí)候。應(yīng)用場(chǎng)景適用于資源優(yōu)化場(chǎng)景，類初始化需要消化非常多的資源，這個(gè)資源包括數(shù)據(jù)、硬件資源等；性能和安全要求的場(chǎng)景等。優(yōu)點(diǎn)性能提高，逃避了構(gòu)造函數(shù)的約束，減少了子類的實(shí)例。原型模式03結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式FROMBAIDUCHAPTER適配器模式定義缺點(diǎn)類型優(yōu)點(diǎn)將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶端所期望的另一種接口，從而使原本因接口不匹配而無(wú)法一起工作的兩個(gè)類能夠一起工作。類適配器模式、對(duì)象適配器模式?？梢宰屓魏蝺蓚€(gè)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的類一起運(yùn)行；提高了類的復(fù)用；增加了類的透明度；靈活性好。過(guò)多地使用適配器，會(huì)讓系統(tǒng)非常零亂，不易整體進(jìn)行把握。定義組成優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)橋接模式01020304將抽象部分與實(shí)現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨(dú)立的變化。抽象化、實(shí)現(xiàn)化、抽象化實(shí)現(xiàn)、具體實(shí)現(xiàn)。分離抽象接口及其實(shí)現(xiàn)部分；提高了比繼承更好的解決方案；提高代碼的可擴(kuò)展性。增加系統(tǒng)的理解與設(shè)計(jì)難度；抽象化層次過(guò)多，會(huì)增加系統(tǒng)的開發(fā)成本。定義將對(duì)象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)。組合模式使得用戶對(duì)單個(gè)對(duì)象和組合對(duì)象的使用具有一致性。優(yōu)點(diǎn)高層模塊調(diào)用簡(jiǎn)單；節(jié)點(diǎn)自由增加。結(jié)構(gòu)組件、葉子節(jié)點(diǎn)、組合。缺點(diǎn)使設(shè)計(jì)變得更加抽象；增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。組合模式定義組成優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)裝飾器模式動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對(duì)象添加一些額外的職責(zé)。就增加功能來(lái)說(shuō)，裝飾器模式相比生成子類更為靈活。比靜態(tài)繼承更靈活；避免在層次結(jié)構(gòu)高層的類有太多的特征。抽象構(gòu)件、具體構(gòu)件、抽象裝飾類、具體裝飾類。多層裝飾比較復(fù)雜。定義結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)外觀模式為子系統(tǒng)中的一組接口提供一個(gè)一致的界面，外觀模式定義了一個(gè)高層接口，這個(gè)接口使得這一子系統(tǒng)更加容易使用。子系統(tǒng)、外觀類、客戶端。減少系統(tǒng)相互依賴；提高靈活性；提高了安全性。不符合開閉原則，如果要修改很麻煩，繼承重寫又會(huì)增加工作量。享元模式定義為運(yùn)用共享技術(shù)有效地支持大量細(xì)粒度的對(duì)象。結(jié)構(gòu)抽象享元類、具體享元類、享元工廠類。優(yōu)點(diǎn)大大減少應(yīng)用程序的創(chuàng)建對(duì)象，降低程序內(nèi)存的占用，增強(qiáng)程序的性能。缺點(diǎn)提高了系統(tǒng)的復(fù)雜度，需要分離出外部狀態(tài)和內(nèi)部狀態(tài)，而且外部狀態(tài)具有固有化的特性，不應(yīng)該隨著內(nèi)部狀態(tài)的變化而變化。代理模式定義缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)為其他對(duì)象提供一種代理以控制對(duì)這個(gè)對(duì)象的訪問(wèn)。由于在客戶端和真實(shí)主題之間增加了代理對(duì)象，因此有些類型的代理模式可能會(huì)造成請(qǐng)求的處理速度變慢。抽象主題類、具體主題類、代理類。職責(zé)清晰；高擴(kuò)展性；智能化。04行為型設(shè)計(jì)模式FROMBAIDUCHAPTER應(yīng)用場(chǎng)景多個(gè)子類有公有的方法，并且邏輯基本相同時(shí)。定義在一個(gè)方法中定義一個(gè)算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中。模板方法使得子類可以不改變一個(gè)算法的結(jié)構(gòu)即可重定義該算法的某些特定步驟。優(yōu)點(diǎn)封裝不變部分，擴(kuò)展可變部分；提取公共代碼，便于維護(hù)；行為由父類控制，子類實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)每一個(gè)不同的實(shí)現(xiàn)都需要一個(gè)子類來(lái)實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致類的個(gè)數(shù)增加，使得系統(tǒng)更加龐大。模板方法模式策略模式定義定義一系列的算法，并且每一個(gè)算法都封裝起來(lái)，使它們可以互相替換。策略模式使得算法可以獨(dú)立于使用它的客戶端變化。缺點(diǎn)策略類會(huì)增多；所有策略類對(duì)外暴露。優(yōu)點(diǎn)算法可以自由切換；避免使用多重條件判斷；擴(kuò)展性良好。應(yīng)用場(chǎng)景需要在不同時(shí)間應(yīng)用不同的業(yè)務(wù)規(guī)則時(shí)。定義定義對(duì)象間的一種一對(duì)多的依賴關(guān)系，當(dāng)一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，所有依賴于它的對(duì)象都得到通知并被自動(dòng)更新。優(yōu)點(diǎn)觀察者和被觀察者是抽象耦合的；建立一套觸發(fā)機(jī)制。觀察者模式缺點(diǎn)如果一個(gè)被觀察者對(duì)象有很多的直接和間接的觀察者的話，將所有的觀察者都通知到會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間；如果在觀察者和觀察目標(biāo)之間有循環(huán)依賴的話，觀察目標(biāo)會(huì)觸發(fā)它們之間進(jìn)行循環(huán)調(diào)用，可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰；觀察者模式?jīng)]有相應(yīng)的機(jī)制讓觀察者知道所觀察的目標(biāo)對(duì)象是怎么發(fā)生變化的，而僅僅只是知道觀察目標(biāo)發(fā)生了變化。應(yīng)用場(chǎng)景一個(gè)抽象模型有兩個(gè)方面，其中一個(gè)方面依賴于另一個(gè)方面。將這些方面封裝在獨(dú)立的對(duì)象中使它們可以各自獨(dú)立地改變和復(fù)用；一個(gè)對(duì)象的改變將導(dǎo)致其他一個(gè)或多個(gè)對(duì)象也發(fā)生改變，而不知道具體有多少對(duì)象將發(fā)生改變，可以降低對(duì)象之間的耦合度；一個(gè)對(duì)象必須通知其他對(duì)象，而并不知道這些對(duì)象是誰(shuí)。觀察者模式定義提供一種方法順序訪問(wèn)一個(gè)聚合對(duì)象中各個(gè)元素，而又不需暴露該對(duì)象的內(nèi)部表示。優(yōu)點(diǎn)訪問(wèn)一個(gè)聚合對(duì)象的內(nèi)容而無(wú)需暴露它的內(nèi)部表示；遍歷任務(wù)交由迭代器完成；支持以不同方式遍歷一個(gè)聚合；簡(jiǎn)化聚合類；在同一個(gè)聚合上可以有多個(gè)遍歷；在迭代器模式中，增加新的聚合類和迭代器類都很方便，無(wú)須修改原有代碼，滿足“開閉原則”的要求。缺點(diǎn)由于迭代器模式將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和遍歷數(shù)據(jù)的職責(zé)分離，增加新的聚合類需要對(duì)應(yīng)增加新的迭代器類，類的個(gè)數(shù)成對(duì)增加，這在一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。迭代子模式應(yīng)用場(chǎng)景訪問(wèn)一個(gè)聚合對(duì)象的內(nèi)容而無(wú)需暴露它的內(nèi)部表示；需要為聚合對(duì)象提供多種遍歷方式；為遍歷不同的聚合結(jié)構(gòu)提供一個(gè)統(tǒng)一的接口。迭代子模式使多個(gè)對(duì)象都有機(jī)會(huì)處理請(qǐng)求，從而避免請(qǐng)求的發(fā)送者和接收者之間的耦合關(guān)系。將這些對(duì)象連成一條鏈，并沿著這條鏈傳遞該請(qǐng)求，直到有一個(gè)對(duì)象處理它為止。定義降低耦合度；簡(jiǎn)化了對(duì)象；增強(qiáng)給對(duì)象指派職責(zé)的靈活性；增加新的請(qǐng)求處理類很方便。優(yōu)點(diǎn)不能保證請(qǐng)求一定被接收；系統(tǒng)可能有多個(gè)請(qǐng)求處理者，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜；請(qǐng)求可能沒(méi)有接收者，容易造成數(shù)據(jù)丟失。缺點(diǎn)有多個(gè)對(duì)象可以處理一個(gè)請(qǐng)求，哪個(gè)對(duì)象處理該請(qǐng)求運(yùn)行時(shí)刻自動(dòng)確定；在不明確指定接收者的情況下，向多個(gè)對(duì)象中的一個(gè)提交一個(gè)請(qǐng)求；可動(dòng)態(tài)指定一組對(duì)象接收請(qǐng)求。應(yīng)用場(chǎng)景責(zé)任鏈模式輸入標(biāo)題優(yōu)點(diǎn)定義備忘錄模式在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對(duì)象之外保存這個(gè)狀態(tài)。以后可以將該對(duì)象恢復(fù)到原先保存的狀態(tài)。需要保存/恢復(fù)數(shù)據(jù)的相關(guān)狀態(tài)場(chǎng)景；提供一個(gè)可回滾的操作。消耗資源，如果每個(gè)狀態(tài)都要保存而狀態(tài)量又很大的話，會(huì)占用大量的內(nèi)存。提供了一種狀態(tài)恢復(fù)的機(jī)制，使得用戶可以方便地回到某個(gè)歷史的狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)了信息的封裝，使得用戶不需要關(guān)心狀態(tài)的保存細(xì)節(jié)。應(yīng)用場(chǎng)景缺點(diǎn)定義當(dāng)一個(gè)對(duì)象的內(nèi)在狀態(tài)改變時(shí)允許改變其行為，這個(gè)對(duì)象看起來(lái)像是改變了其類。優(yōu)點(diǎn)將與特定狀態(tài)相關(guān)的行為局部化，并且將不同狀態(tài)的行為分割開來(lái)；所有狀態(tài)相關(guān)的代碼都存在于某個(gè)ConcreteState中，所以通過(guò)定義新的子類很容易地增加新的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換；狀態(tài)轉(zhuǎn)換可以很容易地被理解和實(shí)現(xiàn)；避免大量的條件語(yǔ)句；可以讓多個(gè)環(huán)境對(duì)象共享一個(gè)狀態(tài)對(duì)象，從而減少系統(tǒng)中對(duì)象的個(gè)數(shù)。狀態(tài)模式缺點(diǎn)狀態(tài)模式的使用必然會(huì)增加系統(tǒng)類和對(duì)象的個(gè)數(shù)；狀態(tài)模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)都較為復(fù)雜，如果使用不當(dāng)將導(dǎo)致程序結(jié)構(gòu)和代碼的混亂；狀態(tài)模式對(duì)“開閉原則”的支持并不太好，對(duì)于可以切換狀態(tài)的狀態(tài)模式，增加新的狀態(tài)類需要修改那些負(fù)責(zé)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的源代碼，否則無(wú)法切換到新增狀態(tài)，而且修改某個(gè)狀態(tài)類的行為也需修改對(duì)應(yīng)類的源代碼。應(yīng)用場(chǎng)景行為狀態(tài)模式05設(shè)計(jì)模式實(shí)踐應(yīng)用FROMBAIDUCHAPTER根據(jù)軟件設(shè)計(jì)中遇到的具體問(wèn)題，選擇最合適的設(shè)計(jì)模式進(jìn)行解決。針對(duì)問(wèn)題選擇考慮可擴(kuò)展性遵循設(shè)計(jì)原則選擇的設(shè)計(jì)模式應(yīng)具有良好的可擴(kuò)展性，以適應(yīng)未來(lái)可能的需求變化。在選擇設(shè)計(jì)模式時(shí)，應(yīng)遵循面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則，如單一職責(zé)原則、開放封閉原則等。030201設(shè)計(jì)模式選擇原則通過(guò)應(yīng)用設(shè)計(jì)模式，可以提高代碼的復(fù)用性，減少重復(fù)代碼的開發(fā)。提高代碼復(fù)用性合理的設(shè)計(jì)模式應(yīng)用可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性一些設(shè)計(jì)模式的應(yīng)用可以對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。優(yōu)化系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)模式在軟件開發(fā)中應(yīng)用

設(shè)計(jì)模式與框架關(guān)系探討設(shè)計(jì)模式與框架的互補(bǔ)性設(shè)計(jì)模式和框架在解決軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)具有互補(bǔ)性，可以相互結(jié)合使用。設(shè)計(jì)模式在框架中的應(yīng)用許多成熟的框架中都廣泛應(yīng)用了設(shè)計(jì)模式，以提高框架的靈活性和可擴(kuò)展性?？蚣軐?duì)設(shè)計(jì)模式的支持優(yōu)秀的框架應(yīng)該提供對(duì)常見設(shè)計(jì)模式的良好支持，簡(jiǎn)化開發(fā)人員在應(yīng)用設(shè)計(jì)模式時(shí)的難度。實(shí)際案例分析單例模式在日志系統(tǒng)中的應(yīng)用觀察者模式在事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用策略模式在算法選擇中的應(yīng)用裝飾器模式在功能擴(kuò)展中的應(yīng)用案例一案例二案例三案例四06總結(jié)與展望FROMBAIDUCHAPTER掌握了設(shè)計(jì)模式的定義、分類和基本原則，理解了其在軟件開發(fā)中的重要性。設(shè)計(jì)模式基本概念深入學(xué)習(xí)了單例模式、工廠模式、觀察者模式等常用設(shè)計(jì)模式，掌握了它們的適用場(chǎng)景和實(shí)現(xiàn)方式。常用設(shè)計(jì)模式通過(guò)案例分析、編程練習(xí)等方式，將設(shè)計(jì)模式應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，提高了解決問(wèn)題的能力。設(shè)計(jì)模式實(shí)踐課程回顧與總結(jié)隨著軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)模式將更加注重實(shí)用性、靈活