何為軟體設計模式

軟體設計模式的概念與意義

有關軟體設計模式的定義很多，有些從模式的特點來說明，有些從模式的作用來說明，本教程給出的定義是大多數學者公認的，從以下兩個方面來說明，

1. 軟體設計模式的概念

軟體設計模式（Software Design Pattern），又稱設計模式，是一套被反復使用、多數人知曉的、經過分類編目的、代碼設計經驗的總結，它描述了在軟體設計程序中的一些不斷重復發生的問題，以及該問題的解決方案，也就是說，它是解決特定問題的一系列套路，是前輩們的代碼設計經驗的總結，具有一定的普遍性，可以反復使用，其目的是為了提高代碼的可重用性、代碼的可讀性和代碼的可靠性，

2. 學習設計模式的意義

設計模式的本質是面向物件設計原則的實際運用，是對類的封裝性、繼承性和多型性以及類的關聯關系和組合關系的充分理解，正確使用設計模式具有以下優點，

• 可以提高程式員的思維能力、編程能力和設計能力，
• 使程式設計更加標準化、代碼編制更加工程化，使軟體開發效率大大提高，從而縮短軟體的開發周期，
• 使設計的代碼可重用性高、可讀性強、可靠性高、靈活性好、可維護性強，

當然，軟體設計模式只是一個引導，在具體的軟體幵發中，必須根據設計的應用系統的特點和要求來恰當選擇，對于簡單的程式開發，苛能寫一個簡單的演算法要比引入某種設計模式更加容易，但對大專案的開發或者框架設計，用設計模式來組織代碼顯然更好，

軟體設計模式的基本要素

軟體設計模式使人們可以更加簡單方便地復用成功的設計和體系結構，它通常包含以下幾個基本要素：模式名稱、別名、動機、問題、解決方案、效果、結構、模式角色、合作關系、實作方法、適用性、已知應用、例程、模式擴展和相關模式等，其中最關鍵的元素包括以下 4 個主要部分，

1. 模式名稱

每一個模式都有自己的名字，通常用一兩個詞來描述，可以根據模式的問題、特點、解決方案、功能和效果來命名，模式名稱（PatternName）有助于我們理解和記憶該模式，也方便我們來討論自己的設計，

2. 問題

問題（Problem）描述了該模式的應用環境，即何時使用該模式，它解釋了設計問題和問題存在的前因后果，以及必須滿足的一系列先決條件，

3. 解決方案

模式問題的解決方案（Solution）包括設計的組成成分、它們之間的相互關系及各自的職責和協作方式，因為模式就像一個模板，可應用于多種不同場合，所以解決方案并不描述一個特定而具體的設計或實作，而是提供設計問題的抽象描述和怎樣用一個具有一般意義的元素組合（類或物件的 組合）來解決這個問題，

4. 效果

描述了模式的應用效果以及使用該模式應該權衡的問題，即模式的優缺點，主要是對時間和空間的衡量，以及該模式對系統的靈活性、擴充性、可移植性的影響，也考慮其實作問題，顯式地列出這些效果（Consequence）對理解和評價這些模式有很大的幫助，

GoF的23種設計模式分類

設計模式有兩種分類方法，即根據模式的目的來分和根據模式的作用的范圍來分，

1. 根據目的來分

根據模式是用來完成什么作業來劃分，這種方式可分為創建型模式、結構型模式和行為型模式 3 種，

1. 創建型模式：用于描述“怎樣創建物件”，它的主要特點是“將物件的創建與使用分離”，GoF 中提供了單例、原型、工廠方法、抽象工廠、建造者等 5 種創建型模式，
2. 結構型模式：用于描述如何將類或物件按某種布局組成更大的結構，GoF 中提供了代理、配接器、橋接、裝飾、外觀、享元、組合等 7 種結構型模式，
3. 行為型模式：用于描述類或物件之間怎樣相互協作共同完成單個物件都無法單獨完成的任務，以及怎樣分配職責，GoF 中提供了模板方法、策略、命令、職責鏈、狀態、觀察者、中介者、迭代器、訪問者、備忘錄、解釋器等 11 種行為型模式，

2. 根據作用范圍來分

根據模式是主要用于類上還是主要用于物件上來分，這種方式可分為類模式和物件模式兩種，

1. 類模式：用于處理類與子類之間的關系，這些關系通過繼承來建立，是靜態的，在編譯時刻便確定下來了，GoF中的工廠方法、（類）配接器、模板方法、解釋器屬于該模式，
2. 物件模式：用于處理物件之間的關系，這些關系可以通過組合或聚合來實作，在運行時刻是可以變化的，更具動態性，GoF 中除了以上 4 種，其他的都是物件模式，

表 1 介紹了這 23 種設計模式的分類，

3. GoF的23種設計模式的功能

前面說明了 GoF 的 23 種設計模式的分類，現在對各個模式的功能進行介紹，

1. 單例（Singleton）模式：某個類只能生成一個實體，該類提供了一個全域訪問點供外部獲取該實體，其拓展是有限多例模式，
2. 原型（Prototype）模式：將一個物件作為原型，通過對其進行復制而克隆出多個和原型類似的新實體，
3. 工廠方法（Factory Method）模式：定義一個用于創建產品的介面，由子類決定生產什么產品，
4. 抽象工廠（AbstractFactory）模式：提供一個創建產品族的介面，其每個子類可以生產一系列相關的產品，
5. 建造者（Builder）模式：將一個復雜物件分解成多個相對簡單的部分，然后根據不同需要分別創建它們，最后構建成該復雜物件，
6. 代理（Proxy）模式：為某物件提供一種代理以控制對該物件的訪問，即客戶端通過代理間接地訪問該物件，從而限制、增強或修改該物件的一些特性，
7. 配接器（Adapter）模式：將一個類的介面轉換成客戶希望的另外一個介面，使得原本由于介面不兼容而不能一起作業的那些類能一起作業，
8. 橋接（Bridge）模式：將抽象與實作分離，使它們可以獨立變化，它是用組合關系代替繼承關系來實作，從而降低了抽象和實作這兩個可變維度的耦合度，
9. 裝飾（Decorator）模式：動態的給物件增加一些職責，即增加其額外的功能，
10. 外觀（Facade）模式：為多個復雜的子系統提供一個一致的介面，使這些子系統更加容易被訪問，
11. 享元（Flyweight）模式：運用共享技術來有效地支持大量細粒度物件的復用，
12. 組合（Composite）模式：將物件組合成樹狀層次結構，使用戶對單個物件和組合物件具有一致的訪問性，
13. 模板方法（TemplateMethod）模式：定義一個操作中的演算法骨架，而將演算法的一些步驟延遲到子類中，使得子類可以不改變該演算法結構的情況下重定義該演算法的某些特定步驟，
14. 策略（Strategy）模式：定義了一系列演算法，并將每個演算法封裝起來，使它們可以相互替換，且演算法的改變不會影響使用演算法的客戶，
15. 命令（Command）模式：將一個請求封裝為一個物件，使發出請求的責任和執行請求的責任分割開，
16. 職責鏈（Chain of Responsibility）模式：把請求從鏈中的一個物件傳到下一個物件，直到請求被回應為止，通過這種方式去除物件之間的耦合，
17. 狀態（State）模式：允許一個物件在其內部狀態發生改變時改變其行為能力，
18. 觀察者（Observer）模式：多個物件間存在一對多關系，當一個物件發生改變時，把這種改變通知給其他多個物件，從而影響其他物件的行為，
19. 中介者（Mediator）模式：定義一個中介物件來簡化原有物件之間的互動關系，降低系統中物件間的耦合度，使原有物件之間不必相互了解，
20. 迭代器（Iterator）模式：提供一種方法來順序訪問聚合物件中的一系列資料，而不暴露聚合物件的內部表示，
21. 訪問者（Visitor）模式：在不改變集合元素的前提下，為一個集合中的每個元素提供多種訪問方式，即每個元素有多個訪問者物件訪問，
22. 備忘錄（Memento）模式：在不破壞封裝性的前提下，獲取并保存一個物件的內部狀態，以便以后恢復它，
23. 解釋器（Interpreter）模式：提供如何定義語言的文法，以及對語言句子的解釋方法，即解釋器，

必須指出，這 23 種設計模式不是孤立存在的，很多模式之間存在一定的關聯關系，在大的系統開發中常常同時使用多種設計模式，

本篇內容轉載自網站 http://c.biancheng.net/view/1320.html

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