软件工程复习L6

Overview of Patterns

针对特定上下文中出现的常见软件问题提出解决方案
捕获软件参与者之间的重复结构和动态，以促进成功设计的重用
帮助解决关键的软件设计力量

Flexibility 灵活性 Extensibility 可扩展性 Dependability 可靠性 Predictability 可预测性 Scalability 可延展性 Efficiency 效率
一般编纂设计策略、约束和“最佳实践”的专业知识
可以在类中编码并按原样重用的数据结构（即链表、哈希表）
复杂的特定领域设计（针对整个应用程序或子系统）
如果它们不是熟悉的数据结构或复杂的特定领域子系统，它们是什么？
- 为解决特定上下文中的一般设计问题而定制的通信对象和类的描述

The “gang of four” (GoF)

设计模式书目录 23 种不同的模式

不同类别问题的解决方案，在 C++ 和 Smalltalk 中
问题及解决方案适用范围广，多人使用多年
模式建议在分析、设计和编程中重用的机会
GOF 以结构化格式呈现每个模式

Elements of Design Patterns

设计模式有4个基本要素：

图案名称：增加设计师的词汇量 -- Pattern
问题：意图、上下文、何时应用 -- Problem
解决方案：类UML结构，抽象代码 -- Solution
结果：结果和权衡 -- Consequences

Three Types of GoF Patterns

创作模式： Creational Patterns
- 处理初始化和配置对象
结构模式： Structural Patterns
- 类或对象的组合
- 解耦接口和类的实现
行为模式： Behavioral Patterns
- 处理对象社会之间的动态交互
- 他们如何分配责任

Structural patterns

组装对象以实现新功能
示例：代理 Proxy
- 代理充当另一个对象的方便代理或占位符。
- 例子？
  - Remote Proxy 远程代理：不同地址空间中对象的本地代表
  - Virtual Proxy 虚拟代理：代表应该按需加载的大对象
  - Protected Proxy 受保护代理：保护对原始对象的访问

Proxy Pattern - Structure

意图
- 为另一个对象提供代理或占位符以控制对其的访问。
结构

Type: Structural Patterns

适配器：将类的接口转换为客户期望的接口
桥：将抽象与许多可能的实现联系起来
合成的：将部分-整体层次结构表示为树结构
装饰器：动态地为对象附加额外的责任
正面：简化子系统的接口
蝇量级：高效共享多个细粒度对象
代理：为另一个对象提供代理或占位符以控制对其的访问

Adapter pattern

问题：如何解决不兼容的接口(incompatible interfaces)或为具有不同接口的相似组件提供稳定的接口？
解决方案：通过一个中间适配器将原来的接口组件转换成另一个。

Using an Adapter: adapt postSale request to SOAP XML interface

Adapter pattern uses inheritance

Object Adapter

优点

减少与实现特定细节的耦合--Reduces coupling
多态性和间接性揭示了提供的基本行为 -- Polymorphism and indirection
在类图中包含新类中的设计模式名称（例如，TaxMasterAdapter），代码根据已知的设计模式与其他开发人员进行交流

Composite Pattern

Composite 允许客户端统一处理单个对象和对象的组合。

Facade Pattern 外观图案

为子系统中的一组对象提供统一的接口。
Facades 允许我们提供一个封闭的架构

Structure of the Facade Pattern

Type: Creational Patterns

单例：保证访问单个（唯一）实例 -- Singleton
简单工厂：创建专门的、复杂的对象 -- Simple Factory
抽象工厂：打造专业化工厂家族 -- Abstract Factory
工厂方法：定义一个用于创建对象的接口，但让子类决定实例化哪个类 -- Factory Method
Builder：一步一步构造一个复杂的对象
原型：从原型克隆新实例 -- Prototype
延迟初始化：延迟昂贵的创建，直到需要它 -- Lazy initialization

Singleton pattern

一个只有实例并提供全局访问点的类
全局变量可能很危险！（副作用，打破信息隐藏）

Simple Factory pattern

背景/问题 Context/Problem
- 当有特殊考虑时，谁应该负责创建对象，例如复杂的逻辑，希望分离创建责任以获得更好的内聚性等等
解决方案 Solution
- 创建一个 Pure Fabrication 来处理创建

How does Simple Factory work

Factory can create different objects

Factory Pattern

意图：
- 定义用于创建对象的接口，但让子类决定实例化哪个类。

Abstract Factory Pattern

example

The Client remains blissfully unaware of the various concrete classes in this example.

Advantages 优点

将复杂创建的职责分离为内聚的辅助类
隐藏复杂的创建逻辑，例如从文件初始化
处理内存管理策略，例如回收或缓存

Behavioral Patterns

责任链：Chain of Responsible
- 请求委托给负责的服务提供商
命令： Command
- Request 或 Action 是一流的对象，因此是可存储的
迭代器： Iterator
- 按顺序聚合和访问元素
翻译： Interpreter
- 小语法的语言解释器
调解员： Mediator
- 协调其同事之间的互动
纪念： Memento
- Snapshot 私下捕获和恢复对象状态
观察员： Observer
- 当观察到的对象发生变化时，观察者会自动更新
状态： State
- 其行为取决于其状态的对象
战略： Strategy
- 用于选择多种算法之一的抽象
模板方法： Template Method
- 派生类提供的带有一些步骤的算法
游客： Visitor
- 应用于异构对象结构元素的操作

Observer pattern

意图：
- 定义对象之间的一对多依赖关系，这样当一个对象改变状态时，它的所有依赖对象都会得到通知并自动更新
在模型-视图-控制器框架中使用(MVC)
- 模型是问题域
- 视图是窗口系统
- 控制器是鼠标/键盘控制

Command pattern

概要或意图：Synopsis or Intent
- 将一个请求封装成一个对象，从而让你参数化具有不同请求、队列或日志请求的客户端，并支持可撤销的操作
解决方案： Solution
- Command 对象的接口可以是一个简单的 execute() 方法
- 额外的方法可以支持撤销和重做
- 命令可以是持久的并且可以全局访问，就像普通对象一样

Command Pattern Structure:

参与者（参与此模式的类和/或对象）Participants：
- Command 声明用于执行操作的接口
- ConcreteCommand 定义了 Receiver 对象和通过调用 Receiver 上的相应操作来实现 Execute 之间的绑定
- 调用者(Invoker)要求命令执行请求
- 接收者(Receiver)知道如何执行与执行请求相关的操作
- 客户端(Client)创建一个 ConcreteCommand 对象并设置其接收器
结果 Consequences：
- 您可以撤消/重做任何命令(undo/redo)
  - 每个命令存储恢复状态所需的内容
- 您可以将命令存储在堆栈或队列中(store Commands)
  - 命令处理器模式维护历史
- 添加新命令很容易，因为您不必更改现有类(you do not have to change existing classes )
  - 命令是一个抽象类，你可以从中派生出新的类
  - execute()、undo() 和 redo() 是多态函数