前言正式接觸使用設計模式近兩年了，一直想寫點東西來鞏固所學，但是遲遲沒有動作，總想時間和見識再多一些的時候再動筆，但是拖得越久越感覺合適的時機永遠不會有，只有不斷實踐才能換來進步，也許再不寫就永遠也寫不出來了，于是我終于開始了。 談到設計模式，應該還沒有人能超越GOF的開山之作，所以談不上什么創(chuàng)新，歸根結底還是重復前人的論述和思想，更多的只能是整理和個人的一些心得體會。因為從設計模式誕生以來，業(yè)界還是發(fā)生了很大的變化的，開發(fā)工具和開發(fā)過程已經(jīng)更新?lián)Q代了很多次，所以很多模式在現(xiàn)在已經(jīng)不是很常用了，這次計劃只重點介紹最流行的模式，以后會逐漸補充其它的模式。(參看下面的提綱) 這個系列計劃以《Head First Design Patterns》的結構為主線，也可以說是這本書的學習筆記，但是更多的是學習原書循序漸進的講解方式，再爭取加入更多個人的思想和見解，希望最后能引起大家的共鳴。 園子里已經(jīng)有好幾位大俠和前輩寫過設計模式系列的文章了，我從他們那曾經(jīng)吸收了太多的精華，大恩不言謝，我這里還是謝過了。 提綱下面是這個系列的提綱初稿，將來會根據(jù)實際情況做適當?shù)脑鰟h。 開篇-模式和原則 1. 鴨子-策略模式 2. 氣象站的故事-觀察者模式 3. 來杯咖啡-裝飾者模式 4. 美味比薩-工廠模式 5. 巧克力-單件模式 6. 遙控器-命令模式 7. 家庭劇院-適配器和門面模式 8. 好萊塢原則-模板方法模式 9. 餐廳菜單-迭代器和合成模式 10. 糖果機-狀態(tài)模式 11. 首席代表-代理模式 12. 鴨子重出江湖-復合使用模式 13. 用模式思考-與模式相處 14. 剩下的模式 設計模式介紹模式：每一個模式描述了一個在我們周圍不斷重復發(fā)生的問題，以及該問題的解決方案的核心。 這是關于模式最經(jīng)典的定義，作者是建筑大師Christopher Alexander。如果是第一次看到這句話，多數(shù)人會覺得有些抽象難懂。其實“模式”兩個字只是一個代號，就像我叫Justin，如果我改叫Tom也沒什么問題，只是我更喜歡Justin這個名字，所以從Christopher開始，有了“模式”這個詞，人們也都把關于“重復發(fā)生的問題的描述和解決辦法”統(tǒng)稱為模式。 “模式”這個詞是不局限于軟件開發(fā)行業(yè)的，它幾乎無處不在，它其實就是一種經(jīng)驗的積累，就象大多數(shù)人的教育經(jīng)歷都是從小學到初中再到高中再到大學，這也是一種模式，是中國的教育模式；現(xiàn)在越來越火的出國熱，也是另一種模式，海外留學模式。因為GOF的《設計模式：可復用面向對象軟件的基礎》一書描述的23種經(jīng)典設計模式，奠定了模式在軟件行業(yè)的地位，從此人們提到“設計模式”就是默指“面向對象設計模式”，但是如前文所述，模式絕對不局限于軟件行業(yè)，即使在軟件行業(yè)，也不局限于GOF描述的23種設計模式，例如最著名的Martin Flower的《企業(yè)架構模式》，還有我們常用的MVC、IOC等。 [說到這里，有必要聲明一下的是，在該系列文章中，凡提到模式，都是指軟件行業(yè)的基于GOF的《設計模式：可復用面向對象軟件的基礎》一書的面向對象設計模式，GRASP模式除外。] 因為模式是一種經(jīng)驗的積累和總結，所以通過模式，我們可以站在巨人的肩膀上去思考問題、解決問題，熟練使用設計模式可以提高我們的工作效率，改善產品質量，最終帶來經(jīng)濟效益。因此對于任何想開發(fā)出靈活高效、健壯的軟件產品的個人或團體，熟練掌握并正確使用設計模式都是必須掌握的基本技能。 所以，讓我們開始吧…… 比設計模式更重要：GRASP (職責分配原則)要學習設計模式，有些基礎知識是我們必須要先知道的，設計模式是關于類和對象的一種高效、靈活的使用方式，也就是說，必須先有類和對象，才能有設計模式的用武之地，否則一切都是空談，那么類和對象是從那冒出來的呢？這時就需要比23種設計模式更重要更經(jīng)典的GRASP模式登場了，嘿嘿，原來這才是老大！ GRASP(General Responsibility Assignment Software Patterns)，中文名稱為“通用職責分配軟件模式”，GRASP一共包括9種模式，它們描述了對象設計和職責分配的基本原則。也就是說，如何把現(xiàn)實世界的業(yè)務功能抽象成對象，如何決定一個系統(tǒng)有多少對象，每個對象都包括什么職責，GRASP模式給出了最基本的指導原則。初學者應該盡快掌握、理解這些原則，因為這是如何設計一個面向對象系統(tǒng)的基礎。可以說，GRASP是學習使用設計模式的基礎。
信息專家模式是面向對象設計的最基本原則，是我們平時使用最多，應該跟我們的思想融為一體的原則。也就是說，我們設計對象(類)的時候，如果某個類擁有完成某個職責所需要的所有信息，那么這個職責就應該分配給這個類來實現(xiàn)。這時，這個類就是相對于這個職責的信息專家。 例如：常見的網(wǎng)上商店里的購物車(ShopCar),需要讓每種商品(SKU)只在購物車內出現(xiàn)一次，購買相同商品，只需要更新商品的數(shù)量即可。如下圖：
實際應用中，符合下列任一條件的時候，都應該由類Ａ來創(chuàng)建類Ｂ，這時Ａ是Ｂ的創(chuàng)建者： a. Ａ是Ｂ的聚合 b. Ａ是Ｂ的容器 c. Ａ持有初始化Ｂ的信息(數(shù)據(jù)) d. Ａ記錄Ｂ的實例 e. Ａ頻繁使用Ｂ 如果一個類創(chuàng)建了另一個類，那么這兩個類之間就有了耦合，也可以說產生了依賴關系。依賴或耦合本身是沒有錯誤的，但是它們帶來的問題就是在以后的維護中會產生連鎖反應，而必要的耦合是逃不掉的，我們能做的就是正確地創(chuàng)建耦合關系，不要隨便建立類之間的依賴關系，那么該如何去做呢？就是要遵守創(chuàng)建者模式規(guī)定的基本原則，凡是不符合以上條件的情況，都不能隨便用A創(chuàng)建B。 例如：因為訂單(Order)是商品(SKU)的容器，所以應該由訂單來創(chuàng)建商品。如下圖：
低耦合模式的意思就是要我們盡可能地減少類之間的連接。 其作用非常重要： a. 低耦合降低了因一個類的變化而影響其他類的范圍。 b. 低耦合使類更容易理解，因為類會變得簡單，更內聚。 下面這些情況會造成類A、B之間的耦合： a. A是B的屬性 b. A調用B的實例的方法 c. A的方法中引用了B，例如B是A方法的返回值或參數(shù)。 d. A是B的子類，或者A實現(xiàn)了B 關于低耦合，還有下面一些基本原則： a. Don’t Talk to Strangers原則： 意思就是說，不需要通信的兩個對象之間，不要進行無謂的連接，連接了就有可能產生問題，不連接就一了百了啦！ b. 如果A已經(jīng)和B有連接，如果分配A的職責給B不合適的話(違反信息專家模式)，那么就把B的職責分配給A。 c. 兩個不同模塊的內部類之間不能直接連接，否則必招報應！嘿！ 例如：Creator模式的例子里，實際業(yè)務中需要另一個出貨人來清點訂單(Order)上的商品(SKU)，并計算出商品的總價，但是由于訂單和商品之間的耦合已經(jīng)存在了，那么把這個職責分配給訂單更合適，這樣可以降低耦合，以便降低系統(tǒng)的復雜性。如下圖：
 4. High cohesion (高內聚) 高內聚的意思是給類盡量分配內聚的職責，也可以說成是功能性內聚的職責。即功能性緊密相關的職責應該放在一個類里，并共同完成有限的功能，那么就是高內聚合。這樣更有利于類的理解和重用，也便于類的維護。 高內聚也可以說是一種隔離，就想人體由很多獨立的細胞組成，大廈由很多磚頭、鋼筋、混凝土組成，每一個部分(類)都有自己獨立的職責和特性，每一個部分內部發(fā)生了問題，也不會影響其他部分，因為高內聚的對象之間是隔離開的。 例如：一個訂單數(shù)據(jù)存取類(OrderDAO)，訂單即可以保存為Excel模式，也可以保存到數(shù)據(jù)庫中；那么，不同的職責最好由不同的類來實現(xiàn)，這樣才是高內聚的設計，如下圖：
 5. Controller (控制器) 用來接收和處理系統(tǒng)事件的職責，一般應該分配給一個能夠代表整個系統(tǒng)的類，這樣的類通常被命名為“XX處理器”、“XX協(xié)調器”或者“XX會話”。 關于控制器類，有如下原則： a. 系統(tǒng)事件的接收與處理通常由一個高級類來代替。 b. 一個子系統(tǒng)會有很多控制器類，分別處理不同的事務。 關于這個模式更詳細的論述，請參考《UML和模式應用》第16章。 6. Polymorphism (多態(tài)) 這里的多態(tài)跟OO三大基本特征之一的“多態(tài)”是一個意思。 例如：我們想設計一個繪圖程序，要支持可以畫不同類型的圖形，我們定義一個抽象類Shape,矩形(Rectangle)、圓形(Round)分別繼承這個抽象類，并重寫(override)Shape類里的Draw()方法，這樣我們就可以使用同樣的接口(Shape抽象類)繪制出不同的圖形，如下圖：
 7. Pure Fabrication (純虛構) 這里的純虛構跟我們常說的純虛構函數(shù)意思相近。高內聚低耦合，是系統(tǒng)設計的終極目標，但是內聚和耦合永遠都是矛盾對立的。高內聚以為這拆分出更多數(shù)量的類，但是對象之間需要協(xié)作來完成任務，這又造成了高耦合，反過來毅然。該如何解決這個矛盾呢，這個時候就需要純虛構模式，由一個純虛構的類來協(xié)調內聚和耦合，可以在一定程度上解決上述問題。 例如：上面多態(tài)模式的例子，如果我們的繪圖程序需要支持不同的系統(tǒng)，那么因為不同系統(tǒng)的API結構不同，繪圖功能也需要不同的實現(xiàn)方式，那么該如何設計更合適呢？如下圖：
 8. Indirection (間接) “間接”顧名思義，就是這個事不能直接來辦，需要繞個彎才行。繞個彎的好處就是，本來直接會連接在一起的對象彼此隔離開了，一個的變動不會影響另一個。就想我在前面的低耦合模式里說的一樣，“兩個不同模塊的內部類之間不能直接連接”，但是我們可以通過中間類來間接連接兩個不同的模塊，這樣對于這兩個模塊來說，他們之間仍然是沒有耦合/依賴關系的。 9. Protected Variations (受保護變化) 預先找出不穩(wěn)定的變化點，使用統(tǒng)一的接口封裝起來，如果未來發(fā)生變化的時候，可以通過接口擴展新的功能，而不需要去修改原來舊的實現(xiàn)。也可以把這個模式理解為OCP(開閉原則)原則，就是說一個軟件實體應當對擴展開發(fā)，對修改關閉。在設計一個模塊的時候，要保證這個模塊可以在不需要被修改的前提下可以得到擴展。這樣做的好處就是通過擴展給系統(tǒng)提供了新的職責，以滿足新的需求，同時又沒有改變系統(tǒng)原來的功能。關于OCP原則，后面還會有單獨的論述。 比設計模式更重要：設計原則我們生活在一個充滿規(guī)則的世界里，在復雜多變的外表下，萬事萬物都被永恒的真理支配并有規(guī)律的運行著。模式也是一樣，不論那種模式，其背后都潛藏著一些“永恒的真理”，這個真理就是設計原則。記得一次參加微軟的架構師培訓，期間講到設計模式，有人問了老師一個問題：“什么東西比設計模式更重要？”，老師是一位有多年豐富實踐經(jīng)驗的開發(fā)者，他毫不猶豫地回答到：“比模式更重要的是原則”。這句話我時常能夠想起，越來越覺得這是一個偉大的答案。的確，還有什么比原則更重要呢？就像人的世界觀和人生觀一樣，那才是支配你一切行為的根本，而對于設計模式來說，為什么這個模式要這樣解決這個問題，而另一個模式要那樣，它們背后都遵循的就是永恒的設計原則。可以說，設計原則是設計模式的靈魂。 對于設計原則的深入探討我還沒有那個深度，推薦大家去看《敏捷軟件開發(fā)—原則、模式與實踐》，下面僅對部分常用的設計原則做些簡單的講解： 1. 單一職責原則(SRP) “就一個類而言，應該僅有一個引起它變化的原因。”也就是說，不要把變化原因各不相同的職責放在一起，因為不同的變化會影響到不相干的職責。再通俗一點地說就是，不該你管的事情你不要管，管好自己的事情就可以了，多管閑事害了自己也害了別人。(當然這里說的多管閑事跟見義勇為是兩回事，我們提倡見義勇為！) 例如：參考下圖中的設計，圖形計算程序只使用了正方形的Area()方法，永遠不會使用Draw()方法，而它卻跟Draw方法關聯(lián)了起來。這違反了單一原則，如果未來因為圖形繪制程序導致Draw()方法產生了變化，那么就會影響到本來毫不關系的圖形計算程序。
 “軟件實體(類、模塊、函數(shù)等)應該是可以擴展的，但是不可修改。”嘿！多么樸實的話語，第一次看這個原則的時候我都看傻了，我當時在想“這不是&#%做白日夢嗎！不修改怎么擴展??？”但是隨著學習的深入，理解了這個“不修改”是什么意思，意思是“你可以隨便增加新的類，但是不要修改原來的類”。從這個角度去理解就好多了，其實這里還是一個隔離變化的問題。 例如：如下圖，有一個客戶端程序通過數(shù)據(jù)訪問接口操作數(shù)據(jù)，對于這套系統(tǒng)來說，一開始計劃使用的是SQL Server或Oracle數(shù)據(jù)庫，但是后來考慮到成本，改用免費的MySQL；那么對于客戶端程序來說，后來數(shù)據(jù)的擴展對它沒有任何影響，它在不知不覺間就用上了免費好用的MySQL數(shù)據(jù)庫，這全要感謝OCP原則。
 3. 依賴倒置原則(DIP) “抽象不應該依賴于細節(jié)。細節(jié)應該依賴于抽象。”關于這個原則，還有種說法是.“高層不應該依賴于底層，兩者都應該依賴于抽象?！逼鋵嵲趺凑f都是對的，關鍵就是要理解一點，只有抽象的東西才是最穩(wěn)定的，也就是說，我們依賴的是它的穩(wěn)定。如果將來“抽象”也不穩(wěn)定了，那么誰穩(wěn)定我跟誰，其實說白了不就是傍大款嗎！哈哈！ 例如：參考下圖的設計，一個開關跟燈直接連接在一起了，也就是說開關依賴于燈的打開和關閉方法，那么如果我想用這個開關也可以打開其他東西呢，比如電視、音響。顯然這個設計是無法滿足這個要了，因為我們依賴了細節(jié)而不是抽象，這個開關已經(jīng)等價于“燈的開關”。
 “不應該強迫客戶依賴于它們不用的方法。接口屬于客戶，不屬于它所在的類層次結構。”這個說得很明白了，再通俗點說，不要強迫客戶使用它們不用的方法，如果強迫用戶使用它們不使用的方法，那么這些客戶就會面臨由于這些不使用的方法的改變所帶來的改變。 例如：參考下圖的設計，在這個設計里，取款、存款、轉帳都使用一個通用界面接口，也就是說，每一個類都被強迫依賴了另兩個類的接口方法，那么每個類有可能因為另外兩個類的方法(跟自己無關)而被影響。拿取款來說，它根本不關心“存款操作”和“轉帳操作”，可是它卻要受到這兩個方法的變化的影響，真是土鱉！??！
“子類型必須能夠替換掉它們的基類型。”也就是說繼承中的“IS A”關系是必須保證的，否則還算什么繼承??！如果違反了LSP原則，常會導致在運行時(RTTI)的類型判斷違反OCP原則。 例如：函數(shù)A的參數(shù)是基類型，調用時傳遞的對象是子類型，正常情況下，增加子類型都不會影響到函數(shù)A的，如果違反了LSP，則函數(shù)A必須小心的判斷傳進來的具體類型，否則就會出錯，這就已經(jīng)違反了OCP原則。
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