演講人：日期：設計模式培訓目CONTENTS錄02設計模式基本原則01設計模式概述03創建型設計模式04結構型設計模式05行為型設計模式06設計模式應用與實踐01設計模式概述定義與分類設計模式主要分為創建型模式、結構型模式和行為型模式三大類。分類關注對象的創建過程，包括單例模式、工廠方法模式等。創建型模式設計模式是在特定上下文中反復出現的問題的解決方案。定義關注對象和類的組合，采用繼承的機制來組合接口或實現。結構型模式關注對象之間的通信，尤其是職責的分配。行為型模式提高開發效率通過復用經過驗證的設計模式，可以加快開發進程，避免重復發明輪子。提高代碼質量設計模式代表了最佳實踐，遵循這些模式可以使代碼更易于維護、擴展和重用。降低維護成本采用設計模式的代碼更容易被他人理解和接手，降低維護成本。增強代碼的可讀性設計模式提供了通用的解決方案，使得代碼更容易被他人閱讀和理解。設計模式的重要性起源設計模式的概念最早由ChristopherAlexander提出，并在建筑和城市規劃領域得到應用。現狀與發展設計模式已被廣泛掌握和應用，并隨著面向對象編程語言的發展和技術的進步，不斷涌現出新的設計模式。設計模式的歷史與發展02設計模式基本原則實踐方法將類的職責分離到多個類中，確保每個類只負責一項職責；通過接口和類的職責劃分，實現功能的單一和明確。定義與概述單一職責原則（SRP）是指一個類只負責一項職責，即只有一個引起它變化的原因，目的是降低類的復雜度，提高類的可讀性和可維護性。優點降低類的復雜度，提高類的可讀性和可維護性；降低變更風險，減少因修改類而導致的錯誤。單一職責原則開放封閉原則01開放封閉原則（OCP）是指軟件實體（類、模塊、函數等）應該是可以擴展的，但是不可修改的，即在不修改已有代碼的情況下擴展功能。提高軟件的擴展性和維護性，降低因修改已有代碼而引入的風險。使用抽象和接口來實現擴展性；遵循里氏替換原則，確保擴展時不會破壞原有功能。0203定義與概述優點實踐方法里氏替換原則定義與概述里氏替換原則（LSP）是指子類應當可以替換其父類并出現在父類原本所在的位置，且不會導致程序錯誤或產生異常行為。優點實踐方法增強程序的替換性和靈活性，提高代碼的重用率。確保子類與父類之間的關系滿足IS-A關系；子類不應改變父類的原有功能，而是對父類功能進行擴展或增強。依賴倒置原則（DIP）是指高層模塊不應該依賴于低層模塊，二者都應該依賴于抽象。定義與概述降低模塊間的耦合度，提高系統的穩定性和可維護性。優點通過接口或抽象類實現高層模塊與低層模塊之間的解耦；遵循里氏替換原則，確保抽象層的穩定性。實踐方法依賴倒置原則定義與概述接口隔離原則（ISP）是指使用多個專門的接口比使用一個通用的接口更好，即接口應該小而專，只包含客戶端需要的方法。優點實踐方法接口隔離原則提高接口的可用性和靈活性，減少接口之間的依賴和沖突。根據客戶端的需求劃分接口，確保每個接口只包含客戶端需要的方法；使用接口隔離原則，將大接口拆分成多個小接口。03創建型設計模式簡單工廠模式簡單工廠模式是屬于創建型模式，又叫做靜態工廠方法（StaticFactoryMethod）模式，但不屬于23種GOF設計模式之一。定義由一個工廠對象決定創建某一種產品對象類的實例，用來代替直接調用類的構造函數。工廠類集中了所有產品創建的邏輯，職責過重，當產品種類較多時，工廠類會變得非常復雜。特點實現了對象的創建和對象的使用的分離，降低了系統的耦合度。優點01020403缺點工廠方法模式是設計模式中的創建型模式，用來定義一個創建對象的接口，但讓子類決定實例化哪一個類。工廠方法使類的實例化延遲到其子類，實現了類的單一職責，遵循了開放-封閉原則。增強了系統的擴展性，降低了類的耦合度，使得系統更加靈活和易于維護。需要額外的代碼來定義工廠類和子類，增加了系統的復雜度。工廠方法模式定義特點優點缺點抽象工廠模式定義01抽象工廠模式（AbstractFactoryPattern）是設計模式中的創建型模式，用于產品族的構建。特點02提供一個創建一系列相關或相互依賴對象的接口，而無需指定它們具體的類。優點03分離了具體的類，使得系統更加靈活和易于擴展；增強了系統的穩定性，當產品族中的某個產品發生變化時，只需修改相應的工廠類即可。缺點04增加了系統的復雜度，需要額外的代碼來定義抽象類和工廠類。定義建造者模式是設計模式的一種，將一個復雜對象的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以創建不同的表示。提高了系統的可擴展性和可維護性，使得系統的構建更加靈活和可控。通過多個簡單的對象一步一步創建復雜的對象，允許用戶只指定創建類型而無需關注創建過程。增加了系統的復雜度，需要額外的代碼來定義建造者類和具體產品類。建造者模式特點優點缺點原型模式定義原型模式是指通過復制（拷貝）現有對象來創建新的對象，而不是通過類實例化來創建對象。特點通過原型對象來創建新的對象，減少了類的加載時間，提高了對象的創建效率。優點可以在運行時動態地創建和修改對象，提高了系統的靈活性和可擴展性。缺點需要實現克隆方法，可能會帶來一定的性能開銷和安全性問題。定義單例模式，屬于創建類型的一種常用的軟件設計模式。通過單例模式的方法創建的類在當前進程中只有一個實例（根據需要，也有可能一個線程中屬于單例）。優點實現了對唯一實例的受控訪問，節省了系統資源，提高了系統的性能和穩定性。特點確保某個類只有一個實例，并提供一個全局訪問點來訪問該實例。缺點增加了系統的復雜度，單例類的職責過重，可能會違背單一職責原則。單例模式04結構型設計模式定義適配器模式是一種計算機編程模式，將一個類的接口適配成用戶所期待的，使原本因接口不兼容而不能在一起工作的類可以合作。適配器模式01主要類型類適配器、對象適配器、接口適配器。02適用場景需要復用現有類，但現有類接口與目標接口不兼容的情況。03優點提高類的復用性和靈活性，遵循面向對象設計原則。04橋接模式是一種對象結構型模式，將抽象部分與它的實現部分分離，使它們都可以獨立地變化。抽象類、實現類、橋接接口。需要分離抽象部分和實現部分，或需要進行多維度解耦的場景。提高代碼的可擴展性和可維護性。橋接模式定義結構適用場景優點組合模式定義組合模式是一種結構型設計模式，可以將對象組合成樹形結構來表示“部分-整體”的層次結構。組件樹形結構、父節點、子節點。適用場景當需要表示對象的部分-整體層次結構時，或需要遞歸地處理對象時。優點簡化客戶端代碼，提高代碼的可讀性和可維護性。裝飾器模式定義裝飾器模式是一種動態地擴展對象功能的模式，通過創建一個包裝對象來包裹真實的對象。02040301適用場景需要動態地擴展對象的功能，且不想改變原有類的代碼。組件裝飾器、具體裝飾器、被裝飾對象。優點增強代碼的靈活性和可擴展性，遵循面向對象設計原則。外觀模式定義外觀模式是一種通過為子系統中的一組接口提供一個統一的入口，來簡化復雜系統的方法。結構外觀類、子系統類。適用場景當系統過于復雜，需要簡化客戶端對系統的使用時。優點降低系統的復雜性，提高客戶端的易用性。享元模式定義享元模式是一種使用共享對象來盡可能減少內存使用量的設計模式。組件享元對象、享元工廠。適用場景存在大量細粒度對象，且這些對象大部分狀態都可以共享時。優點減少內存使用，提高系統性能。定義代理模式是一種通過代理對象來控制對原對象的訪問的模式。代理模式01組件代理類、實際類。02適用場景當需要控制對某個對象的訪問，或需要提供一個中間層來處理請求時。03優點增強代碼的靈活性和可擴展性，提高安全性。0405行為型設計模式職責鏈模式職責鏈模式是一種行為設計模式，它使多個對象都有機會處理請求，從而避免請求的發送者和接收者之間的耦合關系。職責鏈模式定義降低耦合度、提高靈活性、增強可擴展性。有多個對象可以處理一個請求，且具體處理對象不確定的情況。職責鏈模式的優點過多處理請求可能導致性能下降，調試和維護困難。職責鏈模式的缺點01020403職責鏈模式的應用場景命令模式定義命令模式是一種行為設計模式，它將請求封裝為對象，從而使你可以用不同的請求對客戶端進行參數化、對請求排隊或記錄請求日志，以及支持可撤銷的操作。命令模式的缺點增加系統復雜性、可能導致命令類膨脹。命令模式的應用場景需要對請求進行排隊、記錄日志、撤銷/重做操作的場景。命令模式的優點降低系統耦合度、擴展性強、易于實現命令的撤銷與重做。命令模式解釋器模式的優點易于修改和擴展文法、實現簡單。解釋器模式的應用場景適用于簡單語言的解釋或實現、表達式求值等場景。解釋器模式的缺點執行效率較低、難以維護復雜的文法。解釋器模式定義解釋器模式是一種行為設計模式，它給定一個語言，并定義它的文法表示，并定義一個解釋器，用它來解釋語言中的句子。解釋器模式迭代器模式迭代器模式定義01迭代器模式是一種行為設計模式，它提供一種方法順序訪問一個聚合對象中的各個元素，而又不暴露該對象的內部表示。迭代器模式的優點02提供統一的遍歷方式、增強聚合類的復用性。迭代器模式的缺點03增加類的復雜性、靈活性差。迭代器模式的應用場景04需要遍歷聚合對象的場景，如集合、列表等。中介者模式定義中介者模式是一種行為設計模式，它用一個中介對象來封裝一系列對象的交互，使原有對象彼此松耦合。中介者模式的缺點中介者類過于復雜、難以維護。中介者模式的應用場景多個對象之間存在復雜的交互關系，且這些對象彼此依賴的情況。中介者模式的優點降低對象間的耦合度、提高系統的靈活性。中介者模式01020304備忘錄模式備忘錄模式是一種行為設計模式，它在不破壞封裝的前提下，捕獲和保存一個對象的內部狀態，以便以后恢復到這個狀態。備忘錄模式定義保持對象的封裝性、提供回滾功能。備忘錄模式的優點需要提供回滾功能的場景，如撤銷/重做操作、歷史記錄等。備忘錄模式的應用場景消耗資源、可能難以保證備忘錄狀態的完整性。備忘錄模式的缺點02040103觀察者模式定義觀察者模式是一種行為設計模式，它定義對象間的一種一對多的依賴關系，使得每當一個對象改變狀態，則所有依賴于它的對象都會得到通知并被自動更新。觀察者模式的缺點可能導致不必要的更新、難以調試和維護。觀察者模式的優點降低耦合度、提高響應速度、實現廣播式通信。觀察者模式的應用場景事件驅動的場景、跨系統的消息傳遞等。觀察者模式狀態模式定義狀態模式的缺點狀態模式的優點狀態模式的應用場景狀態模式是一種行為設計模式，它允許對象在內部狀態改變時改變它的行為，這些對象看起來好像修改了它的類。增加類的數量、狀態轉換較為復雜。避免了龐大的條件分支、提高了代碼的可維護性。對象的行為依賴于它的狀態，且狀態的數量較多、切換頻繁的場景。狀態模式策略模式的應用場景多種算法可供選擇、算法需要獨立變化的場景。策略模式定義策略模式是一種行為設計模式，它定義了一系列算法，并將每個算法封裝起來，使它們可以相互替換，且算法的變化不會影響使用算法的客戶。策略模式的優點提高算法的可維護性、增強系統的靈活性、易于擴展。策略模式的缺點增加類的數量、算法選擇困難。策略模式模板方法模式的優點提高代碼復用性、增強系統的擴展性。模板方法模式的應用場景算法的核心步驟固定不變，但具體實現因情況而異的場景。模板方法模式的缺點算法骨架不易修改、子類實現較為困難。模板方法模式定義模板方法模式是一種行為設計模式，它定義了一個算法的框架，將算法的一部分步驟延遲到子類中實現。模板方法模式訪問者模式訪問者模式定義01訪問者模式是一種行為設計模式，它分離對象數據結構與行為，使得多個訪問者可以作用于對象數據結構，而不修改其結構。訪問者模式的優點02增加新的操作容易、符合單一職責原則。訪問者模式的缺點03訪問者類過于復雜、破壞封裝性。訪問者模式的應用場景04數據結構相對穩定、操作易于分離的場景，如復雜對象結構的遍歷、操作等。06設計模式應用與實踐設計模式的選擇與使用根據項目需求選擇根據項目的實際需求和場景，選擇最適合的設計模式。遵循設計模式原則遵循設計模式的基本原則，如單一職責原則、開放封閉原則等。團隊協作在團隊中推廣設計模式，統一大家的編程風格，提高代碼可讀性。避免過度使用不要為了使用設計模式而過度設計，增加不必要的復雜度。提高代碼復用性通過設計模式，可以快速復用已有的代碼，提高開發效率。降低代碼耦合度設計模式可以幫助我們降低代碼之間的耦合度，使代碼更加靈活。提升代碼質量使用設計模式可以使代碼更加清晰、易讀、易維護。應對需求變化設計模式可以幫助我們更好地應對需求變化，減少代碼重構成本。設計模式在軟件開發中的應用設計模式的優化與改進識別模式過度使用發現過度使用或濫用設計模式的地方，進行優化和改進。融合多種模式將多種設計模式融合使用，以發揮各自的優勢，更好地解決問題。定制