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2、件设计模式基础及应用 王竹荣等 电子工业出版社 2.主要参考资料 设计模式精解(Design Pattern Explained)Alan Shalloway&James R Trott 清华大学出版社Design Pattern:Elements of Reusble Object-Oriented Software 设计模式：可复用面向对象软件的基础 Gemma E,Heml R,Johnson R,Vlissides J 机械工业出版社3第1章 面向对象基础和UML1.1 面向对象基础1.1.1 面向对象基本概念1.1.2面向对象解决方案 书中给出一个动物管理系统说明采用面向对象的解决方
3、案。面向对象三大特性：封装、继承、多态。第1章 面向对象基础和UML1.1 面向对象基础1.1.3 面向对象设计原则 （1）单一职责原则 单一职责原则规定一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因，否则类应该被拆分。（2）开闭原则 软件实体应当对扩展开放对修改关闭。第1章 面向对象基础和UML()里氏替换原则 继承必须确保基类的功能在派生类中仍然成立。在使用里氏替换原则时需要注意以下问题：（1）子类的所有方法都必须在父类中声明或者子类必须实现父类中声明的所有方法。（2）在程序设计时 尽量把父类设计为抽象类和接口，让子类继承抽象类或者实现接口，运行时确定其子类的实例。第1章 面向对象基础和UML()
4、依赖倒置原则 高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象，抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象。书中实例动物管理系统类图可知，引入两个抽象类，在这个过程中使用了里氏替换原则，依赖倒置原则必须以里氏替换原则为基础。第1章 面向对象基础和UML()接口隔离原则 一个类对另一个类的依赖应该建立在最小接口上，要为各个类建立它们需要的专用接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。在使用接口隔离原则细化接口时，按照单一职责原则将一组相关操作定义在一个接口中，在满足高内聚的情况下 接口中的方法越少越好。第1章 面向对象基础和UML()合成复用原则 在软件复用时优先使用聚合而非继承。
5、继承有以下几个方面的缺点：1)缺乏灵活性 2)巨星继承体系 3）耦合度高第1章 面向对象基础和UML（7）迪米特法则 如果两个软件实体无须直接通信，那么就不应当发生直接的相互调用 可以通过第三方转发该调用。其目的是降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性。第1章 设计模式简介1.2 UML 1.2.1 UML中的基本概念 是一种用于具体说明、形象化并记载开发中的面向对象系统的工作语言。的三个主要的特性如下：()是一种可视化语言 ()用于建模 ()是一种统一的标准 UML有9种图，本课程主要用到类图和交互图。第1章 设计模式简介1.2.2 类图 类图是一种静态视图，类图可以帮助我们更直观地了解一
6、个系统的体系结构。类图中，类与类之间一般会有 种关系，它们分别是泛化、实现、组合、聚集、依赖和关联。第1章 设计模式简介1.2.3 交互图 表示对象间如何交互的 图称为交互图，最常用的交互图是顺序图，顺序图又被称为时序图。时序图是一种强调时间顺序的交互图 在时序图中，首先把参与交互的对象放在图的上方，沿横轴方向排列。通常把发起交互的对象放在左边，较下级对象依次放在右边 然后把这些对象发送和接收的消息沿纵轴方向按时间顺序从上到下放置，这样就提供了控制流随着时间推移的、清晰的可视化轨迹。第2章 设计模式简介1964 年，著名建筑学家年，著名建筑学家 Christopher Alexander 出版
7、了出版了一本书：一本书：Notes on the Synthesis of Form。在此书中，。在此书中，他提出了他提出了 Form（建筑形式）的概念，认为设计师可创（建筑形式）的概念，认为设计师可创造造 Form 来化解环境中互相冲突的需求，使冲突变成为来化解环境中互相冲突的需求，使冲突变成为和谐的景象。同时，他也提出了和谐的景象。同时，他也提出了 Pattern（模式）的概念，（模式）的概念，可引导设计师逐步创造出可引导设计师逐步创造出 Form。2.1 设计模式产生于建筑学 14第1章 设计模式简介19721985 年，年，Alexander 任教于任教于 UC Berkeley，他和
8、其同事，他和其同事共同研究模式，出版了四本书：共同研究模式，出版了四本书：The Timeless Way of Building：完整地介绍了模式及模式语言的概念。：完整地介绍了模式及模式语言的概念。A Pattern Language：列举了：列举了 253 个建筑方面的模式。个建筑方面的模式。The Oregon Experiment：叙述了在：叙述了在 Oregon 大学的实验过程。大学的实验过程。The Production of Houses：叙述了在墨西哥的实验，也详述了这实验：叙述了在墨西哥的实验，也详述了这实验并未成功的原因。并未成功的原因。Alexander 发明的模式语言
9、，用来描述一系列建筑方面的问题、这些问题的发明的模式语言，用来描述一系列建筑方面的问题、这些问题的约束条件以及解决这些问题的方法，不仅为建筑设计提供了一种通用的语约束条件以及解决这些问题的方法，不仅为建筑设计提供了一种通用的语言，可用于描述以往的设计经验，以利于沟通，而且使得以往的设计经验言，可用于描述以往的设计经验，以利于沟通，而且使得以往的设计经验可以被重复使用。可以被重复使用。15第1章 设计模式简介 Alenander在对建筑学有关的模式研究中提出一个问题：建筑质量是可以评价吗？如果可以，评价的客观依据是什么？如果可以，那么优秀的设计和劣质的设计的各自特点是什么？16第1章 设计模式简
10、介Alexander 把把模式模式定义为：在某一个情景下的问题解决方案。定义为：在某一个情景下的问题解决方案。Alexander 认为一个模式的说明应包括四个项目：认为一个模式的说明应包括四个项目：1.模式的名称；模式的名称；2.模式的目的，它要解决的问题；模式的目的，它要解决的问题；3.如何实现它；如何实现它；4.为了实现它必须考虑的限制和约束。为了实现它必须考虑的限制和约束。17第1章 设计模式简介 软件设计软件设计问题的提出：面向对象技术要求使用者有正确的观念，问题的提出：面向对象技术要求使用者有正确的观念，熟练掌握分析与设计技能，才能充分发挥对扩充和重用的作用，熟练掌握分析与设计技能，
11、才能充分发挥对扩充和重用的作用，但这对于一般技术人员而言，有一段较长的过程。但这对于一般技术人员而言，有一段较长的过程。与软件技术面临的问题相近、可以为软件技术领域所借鉴的与软件技术面临的问题相近、可以为软件技术领域所借鉴的一个传统工业领域：建筑。一个传统工业领域：建筑。第1章 设计模式简介2.2 从建筑学转移到软件设计模式 20世纪90年代前期，一些聪明的软件开发者发现了Alexander 关于模式的研究成果。他们想知道建筑学的模式是否可用于软件的开发。a.软件中是否有不断重复出现，可以用某种相同方式解决的问题？b.是否可能用“按照模式、首先识别出模式然后在模式的基础上创建特定的解决方案”的
12、方法来设计软件？19第1章 设计模式简介 对软件设计模式影响最为深刻的是Gamma、Helm、Johnson和Vlissides的设计模式：可复用面向对象软件的基础。这四个作者通常被亲切地称为“四人团”。这本书有以下几点重要意义：1）它将设计模式的思想应用于软件设计；2）它描述了收录和描述设计模式的一个结构；3）它收录了23个模式；4）它在模式的基础上提出了面向对象策略及方法的原则。20第1章 设计模式简介模式的基本要素模式的基本要素项目项目描述描述名称名称模式的名称模式的名称意图意图模式的目的模式的目的问题问题模式试图解决的问题模式试图解决的问题解决方案解决方案对出现的场景问题，模式怎样提供
13、一个解决方案对出现的场景问题，模式怎样提供一个解决方案参与者和协作者参与者和协作者模式包括的实体模式包括的实体效果效果使用模式处理的效果使用模式处理的效果实现实现怎样实现模式怎样实现模式GoF参考参考在四人团的书中得到更多信息的位置在四人团的书中得到更多信息的位置21第2章 设计模式简介在在 设计模式设计模式:可复用面向对象软件的基础可复用面向对象软件的基础 中提到的软件设计中提到的软件设计模式总共有模式总共有 种，种，这些模式可以分为三大类这些模式可以分为三大类:创建型模式、创建型模式、结构型模式结构型模式、行为型模式行为型模式。2.3 设计模式的定义和分类22第2章 设计模式简介 lCre
14、ational Patterns（创建模式）（创建模式）工厂方法模式工厂方法模式 抽象工厂模式抽象工厂模式 建造者模式建造者模式 原型模式原型模式 单例模式单例模式lStructural Patterns（结构模式）（结构模式）适配器模式适配器模式 桥接模式桥接模式 外观模式外观模式 装修模式装修模式 组合模式等组合模式等7 7种种lBehavioral Patterns（行为模式）（行为模式）命令模式命令模式 观察者模式观察者模式 责任链模式责任链模式 访问者模式访问者模式 状态模式状态模式 策略模式策略模式 模版模版模式模式 迭代器模式等迭代器模式等1111种种 四人团在他们的著作中，讲23种基本模式分为：23第2章 设计模式简介2.4 学习设计模式的优点和建议 优点：优点：1）复用解决方案；2）建立通用的术语；3）在分析和设计上给你一个更高的视角，提高分析和设计能力。建议：1）按接口编程；2）尽量用聚合代替继承；3）找出变化并封装之。24
