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什么是设计模式 设计模式是在软件设计中反复出现的问题的通用解决方案。它们是经过多次验证和应用的指导原则,旨在帮助软件开发人员解决特定类型的问题,提高代码的可维护性、可扩展性和重用性。 设计模式是一种抽象化的思维方式,可以帮助开发人员更好地组织和设计他们的代码。它们提供了一种通用的框架,可以用于解决各种不同的软件设计问题。设计模式不是完整的代码,而是一种描述问题和解决方案之间关系的模板。 设计模式并不是一成不变的法则,而是根据不同的问题和情境来决定是否使用以及如何使用。了解和应用设计模式可以帮助开发人员更好地组织代码,提高代码的可读性和可维护性,同时也有助于促进团队之间的合作和沟通。
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什么是设计模式
设计模式是在软件设计中反复出现的问题的通用解决方案。它们是经过多次验证和应用的指导原
则,旨在帮助软件开发人员解决特定类型的问题,提高代码的可维护性、可扩展性和重用性。
设计模式是一种抽象化的思维方式,可以帮助开发人员更好地组织和设计他们的代码。它们提供了
一种通用的框架,可以用于解决各种不同的软件设计问题。设计模式不是完整的代码,而是一种描
述问题和解决方案之间关系的模板。
设计模式并不是一成不变的法则,而是根据不同的问题和情境来决定是否使用以及如何使用。了解
和应用设计模式可以帮助开发人员更好地组织代码,提高代码的可读性和可维护性,同时也有助于
促进团队之间的合作和沟通。
设计模式的分类
创建型模式(Creational):关注对象的实例化过程,包括了如何实例化对象、隐藏对象的创建
细节等。常见的创建型模式有单例模式、工厂模式、抽象工厂模式等。
结构型模式(Structural):关注对象之间的组合方式,以达到构建更大结构的目标。这些模式帮
助你定义对象之间的关系,从而实现更大的结构。常见的结构型模式有适配器模式、装饰器模式、
代理模式等。
行为型模式(Behavioral):关注对象之间的通信方式,以及如何合作共同完成任务。这些模式
涉及到对象之间的交互、责任分配等。常见的行为型模式有观察者模式、策略模式、命令模式等。
设计模式的基本要素
模式名称:每个设计模式都有一个简洁的名称,用于描述问题、解决方案和效果。这个名称有助于
在交流中快速指代模式。
问题:描述了在什么情况下应该考虑使用特定的设计模式。问题部分阐述了该模式试图解决的具体
设计难题。
解决方案:解决方案部分提供了一个详细的设计指南,描述了如何组织类、对象以及它们之间的关
系,以解决特定问题。这包括了每个角色的职责、协作方式等。
效果:描述了模式应用的效果及使用模式应权衡的问题。
种设计模式概览
23种设计模式概览
设计模式间的关系
解决方案:
工厂方法模式提供了一个创建对象的接口,但是将具体的对象创建延迟到子类中。这样,客户端代
码不需要知道要创建的具体对象的类,只需要通过工厂方法来创建对象。这使得客户端代码与具体
对象的创建解耦,提高了代码的灵活性和可维护性。
在工厂方法模式中,通常会定义一个抽象工厂类,其中包含一个创建对象的抽象方法,而具体的对
象创建则由具体的子类实现。这样,每个具体的子类都可以根据需要创建不同类型的对象,而客户
端代码只需要通过抽象工厂类来调用工厂方法,而不需要关心具体的对象创建细节。
效果:
工厂方法模式的优点包括:
松耦合:客户端代码与具体对象的创建解耦,使得系统更具弹性和可维护性。
扩展性:通过添加新的具体工厂和产品子类,可以很容易地扩展系统以支持新的对象类型。
封装性:将对象的创建集中在工厂类中,封装了对象的创建细节,使得客户端代码更简洁。
然而,工厂方法模式也可能引入一些额外的复杂性,因为需要定义多个工厂类和产品类的层次结
构。这可能会导致系统中类的数量增加。在选择使用工厂方法模式时,需要根据具体情况进行权
衡。
工厂方法模式在实际应用中非常常见,例如,图形库可以使用工厂方法模式来创建不同类型的图形
对象,数据库访问框架可以使用工厂方法模式来创建不同类型的数据库连接等。
代码示例:
// 首先,我们需要定义一个图形接口
interface Shape {
void draw();
}
// 然后,我们实现两个具体的图形类,分别是 Circle(圆形)和 Rectangle(矩形)
class Circle implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("Drawing a circle");
}
}
class Rectangle implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("Drawing a rectangle");
}
}
// 接下来,我们创建一个抽象工厂类 ShapeFactory
// 它定义了一个抽象的工厂方法 createShape,子类将实现这个方法来创建具体的图形对象
abstract class ShapeFactory {
abstract Shape createShape();
}
// 然后,我们创建两个具体的工厂类,分别是 CircleFactory 和 RectangleFactory
// 它们分别实现了 ShapeFactory 并重写了 createShape 方法来返回相应的图形对象
class CircleFactory extends ShapeFactory {
@Override
Shape createShape() {
return new Circle();
}
}
class RectangleFactory extends ShapeFactory {
@Override
Shape createShape() {
return new Rectangle();
}
}
// 我们可以使用这些工厂类来创建图形对象
public class FactoryMethodExample {
public static void main(String[] args) {
ShapeFactory circleFactory = new CircleFactory();
Shape circle = circleFactory.createShape();
circle.draw();
ShapeFactory rectangleFactory = new RectangleFactory();
Shape rectangle = rectangleFactory.createShape();
rectangle.draw();
}
}
2. 抽象工厂模式(Abstract Factory)
问题:
在某些情况下,需要创建一系列相关或相互依赖的对象,这些对象属于一组相关的产品族。同时,
系统需要保证这些产品族之间的一致性。如果直接在代码中创建这些对象,会使得代码与具体产品
的细节紧密耦合,不利于后续的扩展和维护。
解决方案:
抽象工厂模式提供了一个接口,用于创建一系列相关或相互依赖的对象。通过使用抽象工厂接口及
其具体实现,可以将对象的创建与客户端代码分离,从而实现系统的松耦合。抽象工厂模式涉及多
个角色:
抽象工厂(Abstract Factory):声明了一组用于创建不同产品的抽象方法。具体的工厂类必须
实现这些方法来创建具体的产品对象。
具体工厂(Concrete Factory):实现抽象工厂接口,负责创建特定种类的产品对象。
抽象产品(Abstract Product):定义了产品的通用接口,具体产品必须实现这个接口。
具体产品(Concrete Product):实现抽象产品接口,是抽象工厂创建的实际对象。
效果:
抽象工厂模式的使用可以带来以下效果:
产品族一致性:抽象工厂确保创建的产品是一组相关的产品族,保证了这些产品之间的一致性。
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