C++ 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)

• 封裝：隱藏內(nèi)部實(shí)現(xiàn)
• 繼承：復(fù)用現(xiàn)有代碼
• 多態(tài)：改寫對象行為

設(shè)計(jì)模式關(guān)鍵在于分解和抽象;

設(shè)計(jì)模式的主要目的是易于變化

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則–比設(shè)計(jì)模式更加重要 違背了設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)模式是錯(cuò)誤的。

• 依賴倒置原則(DIP)
• 開放封閉原則(OCP)
• 單一職責(zé)原則(SRP)

工廠方法模式

模式定義

工廠方法模式(Factory Method Pattern)又稱為工廠模式，也叫虛擬構(gòu)造器(Virtual Constructor)模式或者多態(tài)工廠(Polymorphic Factory)模式，它屬于類創(chuàng)建型模式。在工廠方法模式中，工廠父類負(fù)責(zé)定義創(chuàng)建產(chǎn)品對象的公共接口，而工廠子類則負(fù)責(zé)生成具體的產(chǎn)品對象，這樣做的目的是將產(chǎn)品類的實(shí)例化操作延遲到工廠子類中完成，即通過工廠子類來確定究竟應(yīng)該實(shí)例化哪一個(gè)具體產(chǎn)品類。

模式結(jié)構(gòu)和時(shí)序圖

• Product：抽象產(chǎn)品
• ConcreteProduct：具體產(chǎn)品
• Factory：抽象工廠
• ConcreteFactory：具體工廠

模式結(jié)構(gòu)：

工廠方法模式的優(yōu)點(diǎn)

• 工廠無需關(guān)心細(xì)節(jié)，甚至無序知道具體產(chǎn)品的類名稱。
• 工廠角色和茶農(nóng)角色的多態(tài)性設(shè)計(jì)是工廠方法模式的關(guān)鍵。它能確定創(chuàng)建的產(chǎn)品對象；創(chuàng)建細(xì)節(jié)完全封裝在具體工廠內(nèi)部。所有的具體工廠類都具有同一抽象父類。
• 添加新產(chǎn)品時(shí)，只需要添加一個(gè)具體的工廠和具體產(chǎn)品就可以了，系統(tǒng)的擴(kuò)展性較好，完全符合”開閉原則”。

工廠模式的缺點(diǎn)

• 添加新產(chǎn)品時(shí)，需要編寫新的具體產(chǎn)品類，而且需要提供與之賭贏的工廠類，系統(tǒng)中類的個(gè)數(shù)將成對增加，會(huì)帶來額外的編譯開銷。
• 由于考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，需要引入抽象層，在客戶端代碼中均使用抽象層進(jìn)行定義，增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度，且在實(shí)現(xiàn)時(shí)可能需要用到DOM、反射等技術(shù)，增加了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度。

單例模式

模式定義

單例模式(Singleton Pattern)：單例模式確保某一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例，這個(gè)類稱為單例類，它提供全局訪問的方法。

單例模式的要點(diǎn)有三個(gè)：一是某個(gè)類只能有一個(gè)實(shí)例；二是它必須自行創(chuàng)建這個(gè)實(shí)例；三是它必須自行向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。單例模式是一種對象創(chuàng)建型模式。單例模式又名單件模式或單態(tài)模式。

模式分析

單例模式的目的是保證一個(gè)類僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪問它的全局訪問點(diǎn)。單例類擁有一個(gè)私有構(gòu)造函數(shù)，確保用戶無法通過new關(guān)鍵字直接實(shí)例化它。除此之外，該模式中包含一個(gè)靜態(tài)私有成員變量與靜態(tài)公有的工廠方法，該工廠方法負(fù)責(zé)檢驗(yàn)實(shí)例的存在性并實(shí)例化自己，然后存儲(chǔ)在靜態(tài)成員變量中，以確保只有一個(gè)實(shí)例被創(chuàng)建。

在單例模式的實(shí)現(xiàn)過程中，需要注意如下三點(diǎn)：

• 單例類的構(gòu)造函數(shù)為私有；
• 提供一個(gè)自身的靜態(tài)私有成員變量；
• 提供一個(gè)公有的靜態(tài)工廠方法。

優(yōu)點(diǎn)

• 提供了對唯一實(shí)例的受控訪問。
• 允許可變數(shù)目的實(shí)例。

缺點(diǎn)

• 由于單例模式中沒有抽象層，因此單例類的擴(kuò)展有很大的困難。
• 單例類的職責(zé)過重，在一定程度上違背了“單一職責(zé)原則”。

適用環(huán)境

• 系統(tǒng)只需要一個(gè)實(shí)例對象，如系統(tǒng)要求提供一個(gè)唯一的序列號生成器，或者需要考慮資源消耗太大而只允許創(chuàng)建一個(gè)對象。

觀察者模式

上述模式中，需要使用明顯的調(diào)用函數(shù)，來進(jìn)行兩個(gè)對象之間的通信，但是能否建立一種關(guān)系，使得一個(gè)對象發(fā)生改變時(shí)，自動(dòng)通知其它對象，做出反映。這種模式就是觀察者模式

模式定義

觀察者模式(Observer Pattern)：定義對象間的一種一對多依賴關(guān)系，使得每當(dāng)一個(gè)對象狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，其相關(guān)依賴對象皆得到通知并被自動(dòng)更新。觀察者模式又叫做發(fā)布-訂閱（Publish/Subscribe）模式。

觀察者模式是一種對象行為型模式。

模式結(jié)構(gòu)

觀察者模式包含如下角色：

• Subject: 目標(biāo)主題：跟蹤所有觀察者，并提供添加和刪除觀察者的接口。
• ConcreteSubject: 具體目標(biāo)；將有關(guān)狀態(tài)存入各 ConcreteObserver 對象。當(dāng)具體主題的狀態(tài)發(fā)生任何更改時(shí)，通知所有觀察者。
• Observer: 觀察者：為所有的具體觀察者定義一個(gè)接口，在得到主題的通知時(shí)進(jìn)行自我更新。
• ConcreteObserver: 具體觀察者；實(shí)現(xiàn) Observer 所要求的更新接口，以便使本身的狀態(tài)與主題的狀態(tài)相協(xié)調(diào)。

類圖如下：

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

• 觀察者和被觀察者是抽象耦合的

缺點(diǎn)：

• 如果一個(gè)被觀察者對象有很多的直接和間接的觀察者，將所有的觀察者都通知到會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間。
• 如果在觀察者和觀察目標(biāo)之間有循環(huán)依賴的話，觀察目標(biāo)會(huì)觸發(fā)它們之間進(jìn)行循環(huán)調(diào)用，可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

適用情況

• 一個(gè)對象必須通知其他對象，而并不知道這些對象是誰。

代理模式

模式定義

代理模式(Proxy Pattern) ：給某一個(gè)對象提供一個(gè)代 理，并由代理對象控制對原對象的引用。代理模式的英文叫做Proxy或Surrogate，它是一種對象結(jié)構(gòu)型模式。

模式結(jié)構(gòu)

代理模式包含角色如下：

• Subject:抽象主題角色；聲明了 RealSubject 與 Proxy 的共同接口，定義了某個(gè)/些功能。
• RealSubject（真實(shí)主題）：通常執(zhí)行具體的業(yè)務(wù)邏輯，Proxy 控制對它的訪問。
• Proxy:持有一個(gè) RealSubject 引用（指針），可以在需要時(shí)將請求轉(zhuǎn)發(fā)給 RealSubject，以此起到代理的作用。
• Client（客戶端）：通過 Proxy 間接地與 RealSubject 進(jìn)行交互。

注意： Proxy 和 RealSubject 都實(shí)現(xiàn)了 Subject 的接口，這允許 Client 可以像處理 RealSubject 一樣處理 Proxy。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):

• 代理模式能將代理對象與真正被調(diào)用的對象分離，在一定程度上降低了系統(tǒng)的耦合度。
• 在客戶端和目標(biāo)對象之間，代理起到一個(gè)中介作用，這樣可以保護(hù)目標(biāo)對象。在對目標(biāo)對象調(diào)用之前，代理對象也可以進(jìn)行其他操作。

缺點(diǎn)：

• 這種模式引入了另一個(gè)抽象層，這有時(shí)可能是一個(gè)問題。如果真實(shí)主題被某些客戶端直接訪問，并且其中一些客戶端可能訪問代理類，這可能會(huì)導(dǎo)致不同的行為。
• 由于在客戶端和真實(shí)主題之間增加了代理對象，因此有些類型的代理模式可能會(huì)造成請求的處理速度變慢。
• 實(shí)現(xiàn)代理模式需要額外的工作，有些代理模式的實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜。

適用場景

• 遠(yuǎn)程代理（Remote Proxy）：為一個(gè)位于不同地址空間的對象提供一個(gè)本地代理，對代理的方法調(diào)用會(huì)導(dǎo)致對遠(yuǎn)程對象的方法調(diào)用。ATM 就是一個(gè)例子，ATM 可能會(huì)持有（存在于遠(yuǎn)程服務(wù)器中的）銀行信息的一個(gè)代理對象。
• 虛擬代理（Virtual Proxy）：使用虛擬代理，代理可以作為一個(gè)（資源消耗較大的）對象的代表。虛擬代理經(jīng)常延遲對象的創(chuàng)建，直到需要為止。在創(chuàng)建對象之前（及創(chuàng)建對象過程中），虛擬代理也可以作為對象的代理；之后，代理將請求直接委托給 RealSubject。
• 保護(hù)代理（Protection Proxy）:根據(jù)訪問權(quán)限，可以使用保護(hù)代理來控制對資源的訪問。

裝飾模式

對于類或者對象的行為增加，一般有兩種方式：

• 繼承機(jī)制:使用繼承機(jī)制，直接進(jìn)行函數(shù)的添加。
• 關(guān)聯(lián)機(jī)制，即將一個(gè)類的對象嵌入另外一個(gè)對象中，由另外一個(gè)對象來決定是否調(diào)用嵌入對象的行為，以便擴(kuò)展自己的行為。，我們稱這個(gè)嵌入的對象為“裝飾器”。

模式定義：

裝飾模式(Decorator Pattern) ：動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對象增加一些額外的職責(zé)(Responsibility)，就增加對象功能來說，裝飾模式比生成子類實(shí)現(xiàn)更為靈活。其別名也可以稱為包裝器(Wrapper)，與適配器模式的別名相同，但它們適用于不同的場合。根據(jù)翻譯的不同，裝飾模式也有人稱之為“油漆工模式”，它是一種對象結(jié)構(gòu)型模式。

模式結(jié)構(gòu)

包含角色如下：

• Component: 抽象構(gòu)件
• ConcreteComponent: 具體構(gòu)件
• Decorator: 抽象裝飾類
• ConcreteDecorator: 具體裝飾類

裝飾模式中的裝飾類一般擁有為抽象構(gòu)建成員，通過具體構(gòu)建類來進(jìn)行添加操作，成為具體的裝飾類，最終實(shí)現(xiàn)具體的類操作的擴(kuò)展，裝飾器一般也來自于基礎(chǔ)的抽象構(gòu)件

優(yōu)點(diǎn)

• 裝飾模式提供比繼承更多的靈活度

缺點(diǎn)

• 使用裝飾模式時(shí)，因?yàn)閷訉舆f進(jìn)關(guān)系，會(huì)產(chǎn)生很多無用的小對象；和具體的裝飾類。

適配器模式

適配器模式(Adapter Pattern) ：將一個(gè)接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另一個(gè)接口，適配器模式使接口不兼容的那些類可以一起工作，其別名為包裝器(Wrapper)。適配器模式既可以作為類結(jié)構(gòu)型模式，也可以作為對象結(jié)構(gòu)型模式。

適配器模式（Adapter Pattern）是一種補(bǔ)救模式，將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個(gè)接口，從而使原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作。

1.3 模式結(jié)構(gòu)

適配器模式包含如下角色：

• Target：目標(biāo)抽象類
• Adapter：適配器類
• Adaptee：適配者類
• Client：客戶類

適配器模式有對象適配器和類適配器兩種實(shí)現(xiàn)：

對象適配器：

優(yōu)點(diǎn)

• 將目標(biāo)類和適配者類解耦，通過引入一個(gè)適配器類來重用現(xiàn)有的適配者類，而無須修改原有代碼。
• 增加了類的透明性和復(fù)用性。

對象適配器模式還具有如下優(yōu)點(diǎn)： 一個(gè)對象適配器可以把多個(gè)不同的適配者適配到同一個(gè)目標(biāo)，也就是說，同一個(gè)適配器可以把適配者類和它的子類都適配到目標(biāo)接口。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-782719.html

缺點(diǎn)

• 對象適配器：
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優(yōu)點(diǎn)

• 將目標(biāo)類和適配者類解耦，通過引入一個(gè)適配器類來重用現(xiàn)有的適配者類，而無須修改原有代碼。
• 增加了類的透明性和復(fù)用性。

對象適配器模式還具有如下優(yōu)點(diǎn)： 一個(gè)對象適配器可以把多個(gè)不同的適配者適配到同一個(gè)目標(biāo)，也就是說，同一個(gè)適配器可以把適配者類和它的子類都適配到目標(biāo)接口。

缺點(diǎn)

• 對象適配器：
  • 與類適配器模式相比，要想置換適配者類的方法就不容易。如果一定要置換掉適配者類的一個(gè)或多個(gè)方法，就只好先做一個(gè)適配者類的子類，將適配者類的方法置換掉，然后再把適配者類的子類當(dāng)做真正的適配者進(jìn)行適配，實(shí)現(xiàn)過程較為復(fù)雜。

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