2018-03-22

Boolan C++設(shè)計(jì)模式二

“對象創(chuàng)建”模式:通過“對象創(chuàng)建”模式繞開new密强,來避免對象創(chuàng)建(new)過程中所導(dǎo)致的緊耦合(依賴具體類),從而支持對象創(chuàng)建的穩(wěn)定串远。它是接口抽象之后的第一步工作讼昆。

典型“對象創(chuàng)建”模式:?Factory Method? ?Abstract Factory? ?Prototype? ?Builder

Factory Method工廠方法:

定義:定義一個(gè)用于創(chuàng)建對象的接口蒙袍,讓子類決定實(shí)例化哪一個(gè)類。 Factory Method使得一個(gè)類的實(shí)例化延遲(目的:解耦玄坦,手段:虛函數(shù))到子類血筑。

動(dòng)機(jī):

?在軟件系統(tǒng)中,經(jīng)常面臨這創(chuàng)建對象的工作煎楣;由于需求的變化豺总,需要?jiǎng)?chuàng)建的對象的具體類型經(jīng)常變化。

?如何應(yīng)對這種變化择懂?如何繞過常規(guī)的對象創(chuàng)建方法(new)喻喳,提供一種“封裝機(jī)制”來避免客戶程序和這種“具體對象創(chuàng)建工作”的緊耦合。

結(jié)構(gòu):

要點(diǎn):

?Factory Method 模式用于隔離類對象的使用者和具體類型之間的耦合關(guān)系困曙。面對一個(gè)經(jīng)常變化的具體類型表伦,緊耦合關(guān)系(new)會(huì)導(dǎo)致軟件的脆弱。

?Factory Method模式通過面對對象的手法慷丽,將所要?jiǎng)?chuàng)建的對象工作延遲到子類蹦哼,從而實(shí)現(xiàn)一種擴(kuò)展(而非更改)的策略,較好地解決了這種緊耦合關(guān)系要糊。

?Factory Method模式解決“單個(gè)對象”的需求變化纲熏。缺點(diǎn)在于要求創(chuàng)建方法/參數(shù)相同。

Abstract Factory抽象工廠

定義:提供一個(gè)接口锄俄,讓該接口負(fù)責(zé)創(chuàng)建一系列“性關(guān)系或相互依賴的對象”局劲,無需指定他們的具體類。

動(dòng)機(jī):

??在軟件系統(tǒng)中珊膜,經(jīng)常面臨著“一系列相互依賴的對象”的創(chuàng)建工作容握;同時(shí)宣脉,由于需求的變化车柠,往往存在更多系列對象的創(chuàng)建工作。

?如何應(yīng)對這種變化?如何繞過常規(guī)的對象創(chuàng)建方法(new)竹祷,提供一種“封裝機(jī)制”來避免客戶程序和這種“具體對象創(chuàng)建工作”的緊耦合谈跛。

結(jié)構(gòu):

要點(diǎn):

??如果沒有應(yīng)對“多系列對象構(gòu)建”的需求變化,則沒有必要使用 Abstract Factory 模式塑陵,這時(shí)候使用簡單的工廠完全可以感憾。

?“系列對象”指的是在某一特定系列下的對象之間具有相互依賴或作用的關(guān)系。不同系列的對象之間不能相互依賴令花。

??Abstract Factory 模式主要在于應(yīng)對“新系列”的需求變動(dòng)阻桅,其缺點(diǎn)在于難以應(yīng)對“新對象”的需求變動(dòng)。

Prototype原型模式

定義: 使用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對象的種類兼都,然后通過拷貝這些原型來創(chuàng)建新的對象嫂沉。

動(dòng)機(jī):

??在軟件系統(tǒng)中,經(jīng)常面臨著“某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的對象”的創(chuàng)建工作扮碧;由于需求的變化趟章,這些對象經(jīng)常面臨著劇烈的變化,但是他們卻擁有著比較穩(wěn)定一致的接口慎王。

?如何應(yīng)對這種變化蚓土?如何向“客戶程序(使用這些對象的程序)”隔離出“這些易變對象”,從而使得“依賴這些易變對象的客戶程序”不隨著需求改變而改變赖淤?

結(jié)構(gòu):

要點(diǎn):

?Prototype模式同樣用于隔離類對象的使用者和具體類型(易變類)直接的耦合關(guān)系蜀漆,他同樣要求這些“易變類”擁有“穩(wěn)定的接口”。

?Prototype模式對于“如何創(chuàng)建易變類的實(shí)體對象”采用“原型克隆”的方法來做咱旱,它使得我們可以非常靈活地“動(dòng)態(tài)創(chuàng)建”擁有某些穩(wěn)定接口的新對象——所需工作僅僅是注冊一個(gè)新類的對象(即原型)嗜愈,然后在任何需要的地方clone。

?Prototype模式中的Clone方法可以利用某些框架中的序列化來實(shí)現(xiàn)深拷貝莽龟。

Builder構(gòu)建器

定義:將一個(gè)復(fù)雜對象的構(gòu)建與其表示相分離蠕嫁,使得同樣的構(gòu)建過程(穩(wěn)定)可以創(chuàng)建不同的表示(變化)。

動(dòng)機(jī):

??在軟件系統(tǒng)中毯盈,有時(shí)候面臨著“一個(gè)復(fù)雜對象”的創(chuàng)建工作剃毒,其通常由各個(gè)部分的子對象用一定的算法構(gòu)成;由于需求的變化搂赋,這個(gè)復(fù)雜對象的各個(gè)部分經(jīng)常面臨著劇烈的變化赘阀,但是將他們組合在一起的算法卻相對穩(wěn)定。

?如何應(yīng)對這種變化脑奠?如何提供一種“封裝機(jī)制”來隔離出“復(fù)雜對象的各個(gè)部分”的變化基公,從而保持系統(tǒng)中的“穩(wěn)定構(gòu)建算法”不隨著需求改變而改變。

結(jié)構(gòu):

要點(diǎn):

??Builder模式主要用于“分步驟構(gòu)建一個(gè)復(fù)雜對象”宋欺。在這其中“分步驟”是一個(gè)穩(wěn)定算法轰豆,而復(fù)雜對象的各個(gè)部分則經(jīng)常變化胰伍。

??變化的點(diǎn)在哪里,封裝哪里——Builder模式主要在于應(yīng)對“復(fù)雜對象各個(gè)部分”的頻繁需求變動(dòng)酸休。其缺點(diǎn)在于難以應(yīng)對“分步驟構(gòu)建算法”的需求變動(dòng)骂租。

?在Builder模式中,要注意不同語言中構(gòu)造器內(nèi)調(diào)用虛函數(shù)的差別(C++ vs. C#)斑司。

“接口隔離”模式 :在組建構(gòu)建過程中渗饮,某些接口之間直接的依賴常常會(huì)帶來很多問題、甚至根本無法實(shí)現(xiàn)宿刮。采用添加一層間接接口(穩(wěn)定的)互站,來隔離本來相互緊密關(guān)聯(lián)的接口是一種常見的解決方案。

典型模式: ?Fa?ade ?Proxy ?Adapter ?Mediator

Fa?ade

定義:為子系統(tǒng)中的一組接口提供一個(gè)一致(穩(wěn)定)的界面僵缺,F(xiàn)acade模式定義了一個(gè)高層接口云茸,這個(gè)接口使得這一子系統(tǒng)更加容易使用(復(fù)用)。

動(dòng)機(jī):

??上述方案A的問題在于組件的客戶和組件中的各種復(fù)雜的子系統(tǒng)有了過多的耦合谤饭,隨著外部客戶程序和子系統(tǒng)的演化标捺,這種過多的耦合面臨很多變化的挑戰(zhàn)。

??如何簡化外部客戶程序和系統(tǒng)間的交互接口揉抵?如何將外部客戶程序的演化和內(nèi)部子系統(tǒng)的變化之間的依賴相互解耦亡容。

結(jié)構(gòu):

要點(diǎn):

?從客戶程序的角度來看, Fa?ade 模式簡化了整個(gè)組件系統(tǒng)的接口冤今。對于內(nèi)部和外部客戶程序來說闺兢, Fa?ade 模式實(shí)現(xiàn)了一種解耦的效果——即內(nèi)部的子系統(tǒng)的任何變化不會(huì)影響到 Fa?ade 接口的變化。

?Fa?ade 設(shè)計(jì)模式更注重從架構(gòu)的層次去看待整個(gè)系統(tǒng)戏罢,而不是單個(gè)類的層次屋谭。Fa?ade 很多時(shí)候更是一種架構(gòu)設(shè)計(jì)模式。

??Fa?ade 設(shè)計(jì)模式并非是一個(gè)集裝箱龟糕,可以任意的放入任何多個(gè)對象桐磁。Facade模式中組件的內(nèi)部應(yīng)該是“相互耦合關(guān)系比較大的一系列組件”,而不是簡單的功能集合讲岁,以便能夠?qū)崿F(xiàn)松耦合我擂,高內(nèi)聚的特性。

Proxy代理模式

定義:為其他對象提供一種代理以控制(隔離缓艳,使用接口)對這個(gè)對象的訪問校摩。

動(dòng)機(jī):

??在面向?qū)ο笙到y(tǒng)中,有些對象由于某種原因(比如對象創(chuàng)建開銷很大或者某些操作需要安全控制或者需要進(jìn)程外訪問等)阶淘,直接訪問會(huì)給使用者衙吩、或者系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來很多的麻煩。

??如何在不失去透明操作對象的同時(shí)來管理/控制這些對象特有的復(fù)雜性溪窒?增加一層間接層是軟件開發(fā)中常見的解決方法坤塞。

結(jié)構(gòu):

要點(diǎn):

?“增加一層間接層”是軟件系統(tǒng)中對許多復(fù)雜問題的一種常見解決方案冯勉。在面向?qū)ο笙到y(tǒng)中,直接使用某些對象會(huì)帶來很多問題尺锚,作為間接層的Proxy對象便是解決這一問題的常用手段珠闰。

??具體Proxy設(shè)計(jì)模式的實(shí)現(xiàn)方法惜浅、實(shí)現(xiàn)粒度都相差很大瘫辩,有些可能對單個(gè)對象做細(xì)粒度的控制,如copy-on-write技術(shù)坛悉,有些可能對組建模塊提供抽象代理層伐厌,在架構(gòu)層次對對象做proxy

?proxy并不一定要求保持接口完整的一致性,只要能夠?qū)崿F(xiàn)間接控制裸影,有時(shí)候損及一些透明性是可以接受的挣轨。

Adapter適配器

定義:將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另一個(gè)接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類可以一起工作轩猩。

動(dòng)機(jī):

??在軟件系統(tǒng)中卷扮,由于應(yīng)用環(huán)境的變化,常常需要將“一些現(xiàn)存的對象”放在新的環(huán)境中應(yīng)用均践,但是新環(huán)境要求的接口是這些現(xiàn)存對象所不滿足的晤锹。

?如何應(yīng)對這種“遷移的變化”?如何既能利用現(xiàn)有對象的良好實(shí)現(xiàn)彤委,同時(shí)又能滿足新的應(yīng)用環(huán)境所要求的接口鞭铆? 適配器模式可以通過將舊的類接口轉(zhuǎn)化為新接口,從而解決新環(huán)境要求的接口問題焦影。

結(jié)構(gòu):

要點(diǎn):

?Adapter模式主要應(yīng)用于“希望復(fù)用一些現(xiàn)存的類车遂,但是接口又與服用環(huán)境要求不一致的情況”,在遺留代碼復(fù)用斯辰、類庫遷移等方面非常有用舶担。

??GoF23定義了兩種Adapter模式的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn):對象適配器好類適配器。但類適配器采用“多繼承”的實(shí)現(xiàn)方式彬呻,一般不推薦使用柄沮。對象適配器采用“對象組合”的方式,更符合松耦合的精神废岂。

??Adapter模式可以實(shí)現(xiàn)的非常靈活祖搓,不必拘泥于GoF23中定義的兩種結(jié)構(gòu)。例如湖苞,完全可以將Adapter模式中的“現(xiàn)存對象”作為新的接口方法參數(shù)拯欧,來達(dá)到適配的目的。

Mediator中介者

定義:用一個(gè)中介對象來封裝(封裝變化)一系列的對象交互财骨。中介者使各個(gè)對象不需要顯示的相互引用(編譯時(shí)依賴 -> 運(yùn)行時(shí)依賴)镐作,從而使其耦合松散(管理變化)藏姐,而且可以獨(dú)立的改變他們之間的交互。

動(dòng)機(jī):

??在軟件構(gòu)建的過程中该贾,勁吹出現(xiàn)多個(gè)多項(xiàng)互相關(guān)聯(lián)交互的情況羔杨,對象之間常常會(huì)維持一種復(fù)雜的引用關(guān)系,如果遇到了一些需求的更改杨蛋,這種直接的飲用關(guān)系將面臨不斷的變化兜材。在這種情況下,我們可以使用“中介對象”來管理對象間的關(guān)聯(lián)關(guān)系逞力,避免相互交互的對象之間的緊耦合引用關(guān)系曙寡,從而更好地抵御變化。

??在這種情況下寇荧,我們可使用一個(gè)“中介對象”來管理對象間的關(guān)聯(lián)關(guān)系举庶,避免相互交互的對象之間額緊耦合引用關(guān)系,從而更好地抵御變化揩抡。

結(jié)構(gòu):

要點(diǎn):

??將多個(gè)對象間復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系解耦户侥,Mediator模式將多個(gè)對象間的控制邏輯進(jìn)行集中管理,變“多個(gè)對象互相關(guān)聯(lián)”為“多個(gè)對象和一個(gè)中介者關(guān)聯(lián)”峦嗤,簡化了系統(tǒng)的維護(hù)蕊唐,地獄了可能的變化。

??隨著控制邏輯的復(fù)雜化寻仗,Mediator具體對象的實(shí)現(xiàn)可能相當(dāng)復(fù)雜刃泌。這時(shí)候可以對Mediator對象進(jìn)行分解處理。

?Facade模式是解耦系統(tǒng)間(單向)的對象關(guān)聯(lián)關(guān)系署尤;Mediator模式是解耦系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)對象之間(雙向)的關(guān)聯(lián)關(guān)系耙替。

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