(设计模式) (李建忠 C++) 总结

news/2024/4/15 15:02:37

文章目录

  • 前言
  • 什么是设计模式
  • 解决复杂性的手段
    • 分解
    • 抽象
  • 面向对象设计原则
    • 依赖倒置原则(DIP)
    • 开放封闭原则(OCP)
    • 单一职责原则(SRP)
    • Liskov 替换原则(LSP)
    • 接口隔离原则(ISP)
    • 优先使用对象组合,而不是类继承
    • 封装变化点
    • 针对接口编程,而不是针对实现编程
  • GOF-23 模式分类
    • 从目的来看
    • 从范围来看
  • 封装变化角度分类
    • 组件协作
    • 单一职责
    • 对象创建
    • 对象性能
    • 接口隔离
    • 状态变化
    • 数据结构
    • 行为变化
    • 领域问题
  • 将设计原则提升为设计经验
    • 设计习语 Design Idioms
    • 设计模式 Design Patterns
    • 架构模式 Architectural Patterns
  • 重构关键技法
  • C++ 对象模型
  • 什么时候不用模式
  • 经验之谈
  • 个人小结
  • END

前言

李建忠老师C++设计模式教程

源码资料来自

rhyspang/CPP-Design-Patterns: C++设计模式 (github.com)

上篇具体模式:(设计模式) (李建忠 C++) 23种设计模式_天赐细莲的博客-CSDN博客

什么是设计模式

“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的解决方案的核心。这样,你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动”。

——Christopher Alexander

解决复杂性的手段

分解

  • 人们面对复杂性有一个常见的做法:即分而治之,将大问题分解为多个小问题,将复杂问题分解为多个简单问题。

抽象

  • 更高层次来讲,人们处理复杂性有一个通用的技术,即抽象。由于不能掌握全部的复杂对象,我们选择忽视它的非本质细节,而去处理泛化和理想化了的对象模型。

面向对象设计原则

重新认识面向对象

  • 理解隔离变化

    • 从宏观层面来看,面向对象的构建方式更能适应软件的变化,能将变化所带来的影响减为最小
  • 各司其职

    • 从微观层面来看,面向对象的方式更强调各个类的“责任”

    • 由于需求变化导致的新增类型不应该影响原来类型的实现——是所谓各负其责

  • 对象是什么?

    • 从语言实现层面来看,对象封装了代码和数据。

    • 从规格层面讲,对象是一系列可被使用的公共接口。

    • 从概念层面讲,对象是某种拥有责任的抽象。

依赖倒置原则(DIP)

• 高层模块(稳定)不应该依赖于低层模块(变化),二者都应该依赖于抽象(稳定) 。

• 抽象(稳定)不应该依赖于实现细节(变化) ,实现细节应该依赖于抽象(稳定)。

开放封闭原则(OCP)

• 对扩展开放,对更改封闭。

• 类模块应该是可扩展的,但是不可修改。

单一职责原则(SRP)

• 一个类应该仅有一个引起它变化的原因。

• 变化的方向隐含着类的责任。

Liskov 替换原则(LSP)

• 子类必须能够替换它们的基类(IS-A)。

• 继承表达类型抽象。

接口隔离原则(ISP)

• 不应该强迫客户程序依赖它们不用的方法。

• 接口应该小而完备。

优先使用对象组合,而不是类继承

• 类继承通常为“白箱复用”,对象组合通常为“黑箱复用”。

• 继承在某种程度上破坏了封装性,子类父类耦合度高。

• 而对象组合则只要求被组合的对象具有良好定义的接口,耦合度低。

封装变化点

• 使用封装来创建对象之间的分界层,让设计者可以在分界层的一侧进行修改,而不会对另一侧产生不良的影响,从而实现层次间的松耦合。

针对接口编程,而不是针对实现编程

• 不将变量类型声明为某个特定的具体类,而是声明为某个接口。

• 客户程序无需获知对象的具体类型,只需要知道对象所具有的接口。

• 减少系统中各部分的依赖关系,从而实现“高内聚、松耦合”的类型设计方案。

GOF-23 模式分类

从目的来看

  • 创建型(Creational)模式

    • 将对象的部分创建工作延迟到子类或者其他对象,从而应对需求变化为对象创建时具体类型实现引来的冲击。
  • 结构型(Structural)模式

    • 通过类继承或者对象组合获得更灵活的结构,从而应对需求变化为对象的结构带来的冲击。
  • 行为型(Behavioral)模式

    • 通过类继承或者对象组合来划分类与对象间的职责,从而应对需求变化为多个交互的对象带来的冲击。

从范围来看

  • 类模式处理类与子类的静态关系。

  • 对象模式处理对象间的动态关系。

封装变化角度分类

组件协作

现代软件专业分工之后的第一个结果是“框架与应用程序的划分”,“组件协作”模式通过晚期绑定,来实现框架与应用程序之间的松耦合,是二者之间协作时常用的模式。

  • 模板方法 Template Method
  • 观察者模式 Observer
  • 策略模式 Strategy

单一职责

在软件组件的设计中,如果责任划分的不清晰,使用继承得到的结果往往是随着需求的变化,子类急剧膨胀,同时充斥着重复代码,这时候的关键是划清责任。

  • 装饰模式 Decorator
  • 桥模式 Bridge

对象创建

通过“对象创建” 模式绕开new,来避免对象创建(new)过程中所导致的紧耦合(依赖具体类),从而支持对象创建的稳定。它

是接口抽象之后的第一步工作。

  • 工厂方法 Factory Method
  • 抽象工厂 Abstract Factory
  • 原型模式 Prototype
  • 构建器 Builder

对象性能

面向对象很好地解决了“抽象”的问题,但是必不可免地要付出一定的代价。对于通常情况来讲,面向对象的成本大都可以忽略不计。但是某些情况,面向对象所带来的成本必须谨慎处理。

  • 单件模式 Singleton
  • 享元模式 Flyweight

接口隔离

在组件构建过程中,某些接口之间直接的依赖常常会带来很多问题、甚至根本无法实现。采用添加一层间接(稳定)接口,来隔离本来互相紧密关联的接口是一种常见的解决方案。

  • 门面模式 Façade
  • 代理模式 Proxy
  • 中介者 Mediator
  • 适配器 Adapter

状态变化

在组件构建过程中,某些对象的状态经常面临变化,如何对这些变化进行有效的管理?同时又维持高层模块的稳定?“状态变化”模式为这一问题提供了一种解决方案。

  • 备忘录 Memento
  • 状态模式 State

数据结构

常常有一些组件在内部具有特定的数据结构,如果让客户程序依赖这些特定的数据结构,将极大地破坏组件的复用。这时候,将这些特定数据结构封装在内部,在外部提供统一的接口,来实现与特定数据结构无关的访问,是一种行之有效的解决方案。

  • 组合模式 Composite
  • 迭代器 Iterator
  • 职责链 Chain of Resposibility

行为变化

在组件的构建过程中,组件行为的变化经常导致组件本身剧烈的变化。“行为变化”模式将组件的行为和组件本身进行解耦,从而支持组件行为的变化,实现两者之间的松耦合。

  • 命令模式 Command
  • 访问器 Vistor

领域问题

在特定领域中,某些变化虽然频繁,但可以抽象为某种规则。这时候,结合特定领域,将问题抽象为语法规则,从而给出在该领域下的—的性解决方客。

  • 解析器 Interpreter

将设计原则提升为设计经验

设计习语 Design Idioms

  • Design Idioms 描述与特定编程语言相关的低层模式,技巧,惯用法。

设计模式 Design Patterns

  • Design Patterns主要描述的是“类与相互通信的对象之间的组织关系,包括它们的角色、职责、协作方式等方面。

架构模式 Architectural Patterns

  • Architectural Patterns描述系统中与基本结构组织关系密切的高层模式,包括子系统划分,职责,以及如何组织它们之间关系的规则。

重构关键技法

  • 静态 —> 动态

  • 早绑定 —> 晚绑定

  • 继承 —> 组合

  • 编译时依赖 —> 运行时依赖

  • 紧耦合 —> 松耦合

C++ 对象模型

继承与组合在很多时候本质是一样的

但是如果把组合的对象改为指针,则可以利用多态的性质,提升代码的复用性

// 继承
class A : B {// pass
};
// |B|A|// 组合 (对象)
class A {B b;// pass
};
// |B|A|// 组合 (多态指针)
class A {B *pb;  
};
// |A|-| --> B

什么时候不用模式

  • 代码可读性很差时

  • 需求理解还很浅时

  • 变化没有显现时

  • 不是系统的关键依赖点

  • 项目没有复用价值时

  • 项目将要发布时

经验之谈

  • 不要为模式而模式
  • 关注抽象类&接口
  • 理清变化点和稳定点
  • 审视依赖关系
  • 要有Framework和Application的区隔思维
  • 良好的设计是演化的结果

个人小结

无形胜有形,具体模式是什么不重要,心中要有设计的思维

设计的目的是什么,为什么可以这么设计,这么设计的好处是什么

稳定点在哪?变化点在哪?如何找出平衡点?

其实:上面总结的这么多东西,全是纸上之谈

不能为了设计模式而学/用设计模式,这是非常讲解实践的一门技术

要靠长时间的积累,思考,学习才能有所成绩




END


http://www.ppmy.cn/news/3583.html

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