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[26459] 2021-06-22_经典永不过时！重温设计模式

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2021-06-22_经典永不过时！重温设计模式 经 典 永 不 过 时 ！ 重 温 设 计 模 式 L i n u x 学 习   2 0 2 1 - 0 6 - 2 2 以 下 文 章 来 源 于 极 客 重 生   ， 作 者 A l e x 码 农 的 艺 术 来 自 公 众 号 ： 来 自 公 众 号 ： 极 客 重 生 极 客 重 生 |   导 语 导 语   在 软 工 程 中 ， 设 计 模 式 （ 在 软 工 程 中 ， 设 计 模 式 （ d e s i g n   p a t t e r n ） 是 对 软 件 设 计 中 普 遍 存 在 （ 反 复 出 现 ） 的 各 种 问 题 ， 所 提 出 的 解 决 方 案 。 这 个 术 语 ） 是 对 软 件 设 计 中 普 遍 存 在 （ 反 复 出 现 ） 的 各 种 问 题 ， 所 提 出 的 解 决 方 案 。 这 个 术 语 是 由 埃 里 希 是 由 埃 里 希 · 伽 玛 （ 伽 玛 （ E r i c h   G a m m a ） 等 人 在 ） 等 人 在 1 9 9 0 年 代 从 建 筑 设 计 领 域 引 入 到 计 算 机 科 学 的 ， 年 代 从 建 筑 设 计 领 域 引 入 到 计 算 机 科 学 的 ， 设 计 模 式 是 针 对 软 件 设 计 中 常 见 问 题 的 工 设 计 模 式 是 针 对 软 件 设 计 中 常 见 问 题 的 工 具 箱 ， 其 中 的 工 具 就 是 各 种 经 过 实 践 验 证 的 解 决 方 案 。 即 使 你 从 未 遇 到 过 这 些 问 题 ， 了 解 模 式 仍 然 非 常 具 箱 ， 其 中 的 工 具 就 是 各 种 经 过 实 践 验 证 的 解 决 方 案 。 即 使 你 从 未 遇 到 过 这 些 问 题 ， 了 解 模 式 仍 然 非 常 件 件 有 用 ， 因 为 它 能 指 导 你 如 有 用 ， 因 为 它 能 指 导 你 如 何 使 用 面 向 对 象 的 设 计 原 则 来 解 决 各 种 问 题 。 何 使 用 面 向 对 象 的 设 计 原 则 来 解 决 各 种 问 题 。 大 家 好 ， 我 是 A l e x ， 今 天 谈 一 谈 设 计 模 式 ， 一 名 优 秀 的 开 发 ， 应 该 多 少 都 需 要 了 解 一 些 常 用 的 设 计 模 式 和 使 用 场 景 ， 让 我 们 一 起 来 重 温 一 下 那 些 年 经 典 设 计 模 式 ； 本 文 主 要 内 容 极 客 重 生 极 客 重 生   . 大 厂 资 深 工 程 师 ， 专 注 硬 核 知 识 分 享 ， 包 括 云 计 算 ， 后 台 开 发 ， 网 络 ， 高 性 能 服 务 器 ， L i n u x 内 核 ， 丰 富 面 试 & 职 场 经 验 ,   转 行 互 联 网 ， 帮 助 你 收 获 更 好 的 自 己 。
为 什 么 要 掌 握 设 计 模 式 历 史 的 教 训 历 史 的 教 训 时 间 回 到   2 0   世 纪   8 0   年 代 ， 当 时 的 软 件 行 业 正 处 于 第 二 次 软 件 危 机 中 。 根 本 原 因 是 ， 随 着 软 件 规 模 和 复 杂 度 的 快 速 增 长 ， 如 何 高 效 高 质 的 构 建 和 维 护 这 样 大 规 模 的 软 件 成 为 了 一 大 难 题 。 无 论 是 开 发 何 种 软 件 产 品 ， 成 本 和 时 间 都 最 重 要 的 两 个 维 度 。 较 短 的 开 发 时 间 意 味 着 可 比 竞 争 对 手 更 早 进 入 市 场 ； 较 低 的 开 发 成 本 意 味 着 能 够 留 出 更 多 营 销 资 金 ， 因 此 能 更 广 泛 地 覆 盖 潜 在 客 户 。 设 计 模 式 是 银 弹 吗 ？ 设 计 模 式 是 银 弹 吗 ？ 代 码 复 用 代 码 复 用 是 减 少 开 发 成 本 ， 减 低 复 杂 度 最 常 用 的 方 式 之 一 ， 这 个 想 法 表 面 看 起 来 很 棒 ， 但 实 际 上 要 让 已 有 代 码 在 全 新 的 上 下 文 中 工 作 ， 通 常 还 是 需 要 付 出 额 外 努 力 的 。 组 件 间 紧 密 的 耦 合 、 对 具 体 类 而 非 接 口 的 依 赖 和 硬 编 码 的 行 为 都 会 降 低 代 码 的 灵 活 性 ， 使 得 复 用 这 些 代 码 变 得 更 加 困 难 。 设 计 模 式 目 标 就 是 帮 助 软 件 提 高 内 聚 ， 减 低 耦 合 ， 使 用 设 计 模 式 是 增 加 软 件 组 件 灵 活 性 并 使 其 易 于 复 用 的 方 式 之 一 。
变 化 变 化 是 程 序 员 生 命 中 唯 一 不 变 的 事 情 ， 客 户 需 求 可 能 经 常 会 变 ， 紧 急 上 线 的 版 本 ， 要 不 要 下 次 重 构 一 下 ， 还 是 继 续 打 各 种 补 丁 ，   技 术 债 会 越 积 越 多 ， 因 此 在 设 计 程 序 架 构 时 ， 所 有 有 经 验 的 开 发 者 会 尽 量 选 择 支 持 未 来 任 何 可 能 变 更 的 方 式 。 可 扩 展 性 成 为 了 程 序 设 计 必 须 要 考 虑 指 标 ， 而 设 计 模 式 是 可 以 借 鉴 的 ， 成 熟 的 优 化 程 序 设 计 的 解 决 方 案 ； 总 体 来 说 ， 深 刻 理 解 设 计 模 式 会 给 我 们 带 来 很 多 好 处 ： 1 .   可 以 和 面 试 官 " 畅 谈 " 设 计 模 式 相 关 问 题 . 2 .   很 多 开 源 软 件 框 架 大 量 使 用 了 设 计 模 式 ， 比 如 L i n u x 系 统 ， R e d i s ， S p r i n g ， C + + S T L 等 等 ， 可 以 把 帮 你 加 快 理 解 开 源 软 件 框 架 。 3 .   当 你 写 的 代 码 越 来 越 优 美 后 ， 你 的 代 码 鉴 赏 能 力 就 会 提 高 ， 对 团 队 c o d e   r e v i e w 贡 献 也 会 更 大 ， 在 个 人 影 响 力 也 会 提 高 。 4 .   你 不 会 再 畏 手 畏 脚 ， 你 的 工 具 箱 里 面 工 具 很 多 后 ， 可 以 帮 助 你 ， 应 对 各 种 大 型 项 目 的 代 码 设 计 和 开 发 。 5 .   每 个 领 域 都 会 一 些 成 熟 " 套 路 " ,   编 程 也 不 例 外 ， 熟 悉 这 些 套 路 ， 可 以 更 好 方 便 交 流 和 更 快 速 地 解 决 问 题 ； 为 了 更 好 理 解 设 计 模 式 ， 我 们 首 先 要 理 解 一 些 重 要 的 设 计 原 则 ， 而 不 是 片 面 理 解 设 计 模 式 哪 些 模 式 名 词 ， 要 看 清 楚 这 背 后 的 原 理 ， 这 个 才 是 最 重 要 的 。 代 码 设 计 原 则 代 码 设 计 原 则 贯 穿 在 整 个 设 计 模 式 之 中 ， 是 理 解 其 中 的 精 华 ， 本 文 讨 论 了 一 些 重 要 的 设 计 原 则 ， 包 括 通 用 设 计 原 则 ， D R Y 原 则 ， K I S S 原 则 ， S O L I D 原 则 等 ： 通 用 设 计 原 则 通 用 设 计 原 则 隔 离 变 化 找 到 程 序 中 的 变 化 内 容 并 将 其 与 不 变 的 内 容 区 分 开 ， 该 原 则 的 主 要 目 的 是 将 变 更 造 成 的 影 响 最 小 化 。 面 向 接 口 编 程 面 向 接 口 进 行 开 发 ，   而 不 是 面 向 实 现 ； 依 赖 于 抽 象 类 型 ， 而 不 是 具 体 类 ， 要 求 接 口 标 准 化 设 计 ， 要 求 接 口 标 准 化 设 计 ， 只 要 对 外 的 接 口 没 有 变 ， 内 部 实 现 就 可 以 任 意 变 化 ， 为 以 后 留 有 更 多 优 化 空 间 ， 方 便 以 后 更 新 迭 代 ， 可 以 说 这 样 的 设 计 是 灵 活 的 。 组 合 优 于 继 承 继 承 可 能 是 类 之 间 最 明 显 、 最 简 便 的 代 码 复 用 方 式 。 如 果 你 有 两 个 代 码 相 同 的 类 ，   就 可 以 为 它 们 创 建 一 个 通 用 的 基 类 ， 然 后 将 相 似 的 代 码 移 动 到 其 中 。 但 继 承 可 能 带 来 的 问 题 ： 子 类 不 能 减 少 超 类 的 接 口 子 类 不 能 减 少 超 类 的 接 口 。 你 必 须 实 现 父 类 中 所 有 的 抽 象 方 法 ， 即 使 它 们 没 什 么
用 。 在 重 写 方 法 时 ， 你 需 要 确 保 新 行 为 与 其 基 类 中 的 版 本 兼 容 在 重 写 方 法 时 ， 你 需 要 确 保 新 行 为 与 其 基 类 中 的 版 本 兼 容 。 这 一 点 很 重 要 ， 因 为 子 类 的 所 有 对 象 都 可 能 被 传 递 给 以 超 类 对 象 为 参 数 的 任 何 代 码 ， 相 信 你 不 会 希 望 这 些 代 码 崩 溃 的 。 继 承 打 破 了 超 类 的 封 装 继 承 打 破 了 超 类 的 封 装 ， 因 为 子 类 拥 有 访 问 父 类 内 部 详 细 内 容 的 权 限 。 此 外 还 可 能 会 有 相 反 的 情 况 出 现 ， 那 就 是 程 序 员 为 了 进 一 步 扩 展 的 方 便 而 让 超 类 知 晓 子 类 的 内 部 详 细 内 容 。 子 类 与 超 类 紧 密 耦 合 子 类 与 超 类 紧 密 耦 合 。 超 类 中 的 任 何 修 改 都 可 能 会 破 坏 子 类 的 功 能 。 通 过 继 承 复 用 代 码 可 能 导 致 平 行 继 承 体 系 的 产 生 通 过 继 承 复 用 代 码 可 能 导 致 平 行 继 承 体 系 的 产 生 。 继 承 通 常 仅 发 生 在 一 个 维 度 中 。 只 要 出 现 了 两 个 以 上 的 维 度 ， 你 就 必 须 创 建 数 量 巨 大 的 类 组 合 ， 从 而 使 类 层 次 结 构 膨 胀 到 不 可 思 议 的 程 度 。 组 合 是 代 替 继 承 的 一 种 方 法 。 继 承 代 表 类 之 间 的 “ 是 ” 关 系 （ 汽 车 是 交 通 工 具 ） ， 而 组 合 则 代 表 “ 有 ” 关 系 （ 汽 车 有 一 个 引 擎 ） 。 D R Y   原 则 原 则 D R Y - D o n ' t   R e p e a t   Y o u r s e l f （ （ 不 要 重 复 代 码 ） 降 低 可 管 理 单 元 的 复 杂 度 的 基 本 策 略 是 将 系 统 分 成 多 个 部 分 。 理 解 这 一 原 理 是 如 此 重 要 ， 它 通 常 以 首 字 母 缩 写 词 D R Y 来 指 代 ， 并 出 现 在 A n d y   H u n t 和 D a v e   T h o m a s 的 书 《 实 用 程 序 员 》 中 ， 但 是 这 个 概 念 本 身 已 经 有 很 长 时 间 了 。 它 指 的 是 软 件 的 最 小 部 分 。 当 您 构 建 一 个 大 型 软 件 项 目 时 ， 通 常 会 因 整 体 复 杂 性 而 感 到 不 知 所 措 。 人 类 不 善 于 管 理 复 杂 性 ； 他 们 擅 长 为 特 定 范 围 的 问 题 找 到 有 创 意 的 解 决 方 案 。 降 低 可 管 理 单 元 的 复 杂 性 的 基 本 策 略 是 将 系 统 分 成 更 方 便 的 部 分 。 首 先 ， 您 可 能 希 望 将 系 统 分 为 多 个 组 件 ， 其 中 每 个 组 件 代 表 其 自 己 的 子 系 统 ， 其 中 包 含 完 成 特 定 功 能 所 需 的 一 切 。
K I S S   原 则 原 则 K I S S 是 使 它 保 持 简 单 ， 愚 蠢 的 首 字 母 缩 写 ， 是 美 国 海 军 在 1 9 6 0 年 提 出 的 设 计 原 则 。 K I S S 原 则 指 出 ， 大 多 数 系 统 如 果 保 持 简 单 而 不 是 变 得 复 杂 ， 则 效 果 最 佳 。 因 此 ， 简 单 性 应 该 是 设 计 的 主 要 目 标 ， 并 且 应 该 避 免 不 必 要 的 复 杂 性 。 S O L I D   原 则 原 则 S O L I D   原 则 是 在 罗 伯 特 · 马 丁 的 著 作 《 敏 捷 软 件 开 发 ： 原 则 、 模 式 与 实 践 》 中 首 次 提 出 的 ， S O L I D   是 让 软 件 设 计 更 易 于 理 解 、 更 加 灵 活 和 更 易 于 维 护 的 五 个 原 则 的 简 称 。
尽 量 让 每 个 类 或 者 函 数 只 负 责 软 件 中 的 一 个 功 能 ， 这 条 原 则 的 主 要 目 的 是 减 少 复 杂 度 ， 你 不 需 要 费 尽 心 机 地 去 构 思 如 何 仅 用 2 0 0   行 代 码 来 实 现 复 杂 设 计 ， 实 际 上 完 全 可 以 使 用 十 几 个 清 晰 的 方 法 ， 这 里 核 心 是 ：   通 过 实 现 最 基 本 " 原 子 函 数 " ,   其 他 复 杂 功 能 都 可 以 通 过 这 些 原 子 函 数 构 建 ， 每 一 层 的 函 数 语 义 都 是 单 一 的 ， 通 过 层 层 封 装 ， 最 终 构 建 一 个 庞 大 可 控 的 系 统 。   本 原 则 的 主 要 理 念 是 在 实 现 新 功 能 时 能 保 持 已 有 代 码 不 变 ， 为 什 么 呢 ， 主 要 是 修 改 存 量 代 码 ， 很 可 能 会 影 响 软 件 稳 定 性 ， 很 多 线 上 代 码 跑 了 好 多 年 了 ， 经 历 很 多 轮 迭 代 ， 各 种 补 丁 ， 如 果 考 虑 不 全 面 ， 很 容 易 带 来 风 险 ， 下 图 比 较 形 象 说 明 ： 替 换 原 则 是 用 于 预 测 子 类 是 否 与 代 码 兼 容 ， 以 及 是 否 能 与 其 超 类 对 象 协 作 的 一 组 检 查 。 这 一 概 念 在 开 发 程 序 库 和 框 架 时 非 常 重 要 ，   因 为 其 中 的 类 将 会 在 他 人 的 代 码 中 使 用 — — 你 是 无 法 直 接 访 问 和 修 改 这 些 代 码 的 。 里 氏 替 换 原 则 的 重 点 在 不 影 里 氏 替 换 原 则 的 重 点 在 不 影 响 原 功 能 响 原 功 能 。
根 据 接 口 隔 离 原 则 ， 你 必 须 将 “ 臃 肿 ” 的 方 法 拆 分 为 多 个 颗 粒 度 更 小 的 具 体 方 法 。 客 户 端 必 须 仅 实 现 其 实 际 需 要 的 方 法 。 否 则 ， 对 于 “ 臃 肿 ” 接 口 的 修 改 可 能 会 导 致 程 序 出 错 ， 即 使 客 户 端 根 本 没 有 使 用 修 改 后 的 方 法 。 通 常 在 设 计 软 件 时 ， 你 可 以 辨 别 出 不 同 层 次 的 类 。 •   低 层 次 的 类 实 现 基 础 操 作 （ 例 如 磁 盘 操 作 、 传 输 网 络 数 据 和 连 接 数 据 库 等 ） 。 •   高 层 次 类 包 含 复 杂 业 务 逻 辑 以 指 导 低 层 次 类 执 行 特 定 操 作 。 经 典 设 计 模 式 这 里 列 举 了 2 2 种 设 计 模 式 ， 大 致 分 为 三 类 ： 创 建 型 模 式 创 建 型 模 式 ， 结 构 型 模 式 结 构 型 模 式 ， 行 为 模 式 行 为 模 式 ； 创 建 型 模 式 创 建 型 模 式 提 供 创 建 对 象 的 机 制 ， 增 加 已 有 代 码 的 灵 活 性 和 可 复 用 性
结 构 型 模 式 结 构 型 模 式 介 绍 如 何 将 对 象 和 类 组 装 成 较 大 的 结 构 ， 并 同 时 保 持 结 构 的 灵 活 和 高 效 :
行 为 模 式 行 为 模 式 负 责 对 象 间 的 高 效 沟 通 和 职 责 委 派 : 推 荐 一 个 经 典 学 习 网 站 推 荐 一 个 经 典 学 习 网 站 ： ： h t t p s : / / r e f a c t o r i n g . g u r u 上 面 每 种 模 式 配 有 形 象 图 ， 比 如 工 厂 方 法 模 式 ：
  还 提 供 对 应 的 设 计 类 图 ： 也 提 供 了 对 应 代 码 示 例 ：
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