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案例分析:设计模式与代码的结构特性

时间:2019-12-07 22:40:42      阅读:101      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

一、设计模式简介

设计模式(Design pattern)代表了最佳的实践,通常被有经验的面向对象的软件开发人员所采用。设计模式是软件开发人员在软件开发过程中面临的一般问题的解决方案。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的。

设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的,设计模式使代码编制真正工程化,设计模式是软件工程的基石,如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理地运用设计模式可以完美地解决很多问题,每种模式在现实中都有相应的原理来与之对应,每种模式都描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的核心解决方案,这也是设计模式能被广泛应用的原因。

二、GOF简介

在 1994 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。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。

三、设计模式的使用

设计模式在软件开发中的两个主要用途。

开发人员的共同平台

设计模式提供了一个标准的术语系统,且具体到特定的情景。例如,单例设计模式意味着使用单个对象,这样所有熟悉单例设计模式的开发人员都能使用单个对象,并且可以通过这种方式告诉对方,程序使用的是单例模式。

最佳的实践

设计模式已经经历了很长一段时间的发展,它们提供了软件开发过程中面临的一般问题的最佳解决方案。学习这些模式有助于经验不足的开发人员通过一种简单快捷的方式来学习软件设计。

四、设计模式的类型

根据设计模式的参考书 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) 中所提到的,总共有 23 种设计模式。这些模式可以分为三大类:创建型模式(Creational Patterns)、结构型模式(Structural Patterns)、行为型模式(Behavioral Patterns)。

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五、设计模式的六大原则

1、开闭原则(Open Close Principle)

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,后面的具体设计中我们会提到这点。

2、里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)

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。

3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)

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。

4、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

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。

5、迪米特法则,又称最少知道原则(Demeter Principle)

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、合成复用原则(Composite Reuse Principle)

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。

六、案例分析:设计模式与代码的结构特性

我选择分析的设计模式是“适配器模式(Adapter Pattern)”

应用的场景是:1.业务的接口与工作的类不兼容,(比如:类中缺少实现接口的某些方法)但又需要两者一起工作;2. 在现有接口和类的基础上为新的业务需求提供接口。

1、简单介绍

适配器模式(Adapter Pattern)就是把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口,从而使原本因接口原因不匹配而无法一起工作的两个类能够一起工作。适配类可以根据参数返还一个合适的实例给客户端。 

2、适配器模式的结构

适配器模式分为类适配器模式和对象适配器模式。关于类适配模式,因为java的单继承,所以在已继承一个类时,另外的只能是接口,需要手动实现相应的方法,这样在客户端就可以创建任一种符合需求的子类,来实现具体功能。而另外一种对象适配器,它不是使用继承再实现的方式,而是使用直接关联,或者称为委托的方式。我们生活中常常听到的是:

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电源适配器,它是用于电流变换(整流)的设备。适配器的存在,就是为了将已存在的东西(接口)转换成适合我们的需要、能被我们所利用。在现实生活中,适配器更多的是作为一个中间层来实现这种转换作用。在上面的通用类图中,Cient 类最终面对的是 Target 接口(或抽象类),它只能够使用符合这一目标标准的子类;而 Adaptee 类则是被适配的对象(也称 源角色),因为它包含specific (特殊的)操作、功能等,所以我们想要在自己的系统中使用它,将其转换成符合我们标准的类,使得 Client 类可以在透明的情况下任意选择使用 ConcreteTarget 类或是具有特殊功能的 Adatee 类。

代码实现如下:

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上面这种实现的适配器称为类适配器,因为 Adapter 类既继承了 Adaptee (被适配类),也实现了 Target 接口(因为 Java 不支持多继承,所以这样来实现),在 Client 类中我们可以根据需要选择并创建任一种符合需求的子类,来实现具体功能。另外一种适配器模式是对象适配器,它不是使用多继承或继承再实现的方式,而是使用直接关联,或者称为委托的方式,类图如下:

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测试结果与上面的一致。从类图中我们也知道需要修改的只不过就是 Adapter 类的内部结构,即 Adapter 自身必须先拥有一个被适配类的对象,再把具体的特殊功能委托给这个对象来实现。使用对象适配器模式,可以使得 Adapter 类(适配类)根据传入的 Adaptee 对象达到适配多个不同被适配类的功能,当然,此时我们可以为多个被适配类提取出一个接口或抽象类。这样看起来的话,似乎对象适配器模式更加灵活一点。

3、策略模式对系统架构和代码结构带来的好处

·复用性好;                        

·灵活性和扩展性好,符合开闭原则;

4、Demo(Android中适配器模式的应用)

ListView与Adapter的应用就是典型的适配器模式。最近在安卓的开发过程中刚好使用了这个控件

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第一步:构建BaseAdapter抽象父类

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第二步:定义ListView方法的接口IListView

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第三步:ListView组件类  至此ListView组件已经成型,接下来完成适配器Adapter类 

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第四步:适配器接口IAdapt

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第五步:生成适配器SimpleAdapter

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5、适配器模式设计原则:

·使用对象组合,面向接口和抽象编程
·“开闭”原则

 

 

案例分析:设计模式与代码的结构特性

原文:https://www.cnblogs.com/silviayun/p/12003535.html

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