设计模式 - 理论

这是系列文章

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避免陷阱

以前也学习过设计模式，而且不止一次，都以失败告终。究其原因：

一是教材选用不对——《大话设计模式》，虽然这本书豆瓣评分8.3，但显然不适合我。讲的太啰嗦，我会讨厌弱智似的故事情节：什么大鸟小鸟老鸟、王二狗林蛋大，读者都是技术人员，作者却还是用小学生作为的语气讲故事，亦或是，难道大家真的都习惯了这种口吻接受知识？

二来，技术书籍也好，网络文章也好，好像都是一个模子刻出来的，上来就是UML图、代码实现，模式解决了什么问题一笔带过。读者注意力转移不说，还很容易流于形式：更多考虑的是这个模式为什么要定义这个接口？而不是什么情况下、为什么使用这个模式？——后者搞清楚了，与模式规定的接口不一样也没有关系。

三是，实践不够多，代码量不够，看到的代码也不够——时机不成熟。

每本设计模式的教材都教我们，不要轻易使用设计模式，只有需要时才使用，以避免过度设计。我觉得这是一个误解，在甚至搞不清楚三个工厂模式具体区别时，弄懂设计模式才是关键。至于使用，我认为该多用，直到熟悉之后，再考虑用得合不合适。

前段时间Github Daily推荐了《给人看的设计模式》，没有UML图，短小精悍，再次触发了我学习设计模式的兴趣。

这是一篇总结性的文章，视图用一句话描述一个设计模式存在的价值

设计模式分类

创造类

创造类设计模式，主要关注对创建对象的方式，根据不同的创造需求产生了对应的设计模式。

• 当创建一个对象有一定的逻辑复杂度，我们不希望用户直接接触到创建过程，就有了简单工厂模式，封装创建过程
• 当创建一个对象有一定的逻辑复杂度，但创建过程会依据对象的实现而不同，就有了工厂方法模式，定义工厂抽象类，具体创建逻辑留在工厂子类实现，这在SPI经常使用
• 当需要创建一族而不是一个相互关联的对象时，就有了抽象工厂模式
• 当创建一个对象可能需要多个步骤，且步骤之间可以自由组合，就有了建造器模式，它解决了构造方法地狱的问题
• 当一个对象的创建是直接来源于同类的其它对象时，就有了原型模式
• 当需要控制一个类在整个系统仅有一个对象时，就有了单例模式

结构类

结构类设计模式，主要关注对象之间的组合方式，即对象之间如何相互作用。关注的是对象之间的关系

• 当一个类需要使用另一个类，但类之间接口不兼容时，就有了适配器模式，为“另一个类”创建适配器，使其变得兼容

• 当一个类中的某个特性发生变化，使用继承表达这种变化会引发子类泛滥时，就有了桥接模式，将变化的特性抽出，任其自身变化，再“桥接”回原类。

  这是一个使用组合替换继承的典型场景

• 当多个对象本身的逻辑关系为树状结构时，我们自然地通过组合的方式将他们联系在一起，用户只需要获取根对象就能操作整套对象，这就是组合模式

• 当需要为一个类动态增加一系列功能，而又不改变原类，且增加的功能要灵活增减，就有了装饰器模式

• 当需要为一个功能复杂的类提供一套使用简单的访问接口时，就有了外观模式

• 当系统中有大量相同对象，为了减少内容消耗，我们让这些对象共用一个存储位置，就有了享元模式

• 当需要在调用对象时增加额外的控制逻辑，或者因某些原因不方便直接调用该对象，就有了代理模式

行为类

行为类设计模式关注的是如何在对象之间进行通讯，即如何在软件组件中运行行为

• 当对同一个源对象，我们有多套处理方案，或多套处理逻辑，此时可以使用责任链模式，将每个方案或逻辑抽象为一个责任对象，他们共同构成责任链，源对象从责任链的这头走到那头，依次应用每一个逻辑

• 将行为封装在对象中，然后传递给执行者，这就是命令模式，它将执行者和行为解耦。想象操作系统是执行者，各种shell命令就是被封装的行为对象。

• 当我们需要在不暴露底层实现的情况下，提供一个简单的接口访问容器元素，这就是迭代器模式

• 当两个或多个对象需要相互交流时，就有了中介者模式，中介者定义了这些类交流的行为，提供了一个平台。

• 当需要永久保留程序运行状态，并提供日后恢复可能性时，就有了备忘录模式，它提供了回滚的能力

• 当一个对象需要对另一个对象的状态变化做出响应时，就有了观察者模式，这个就太常用了

• 当要对一个对象添加更多操作，又不想修改他们时，就有了访问者模式，将添加的操作集中到访问者

  被访问者需要提供接收访问者的接口；访问者一般访问的是被访问者的实现类

• 当需要将行为的算法抽象出来，在运行时候动态动态应用不同的算法抽象，就有了策略模式，典型的如比较器

• 当对象的行为需要根据“状态”变化，就有了状态设计模式，它允许我们通过修改“状态”来修改对象的行为

• 当对象的行为步骤固定，但步骤的具体实现要放到子类中实现，就有了模板方法模式，他允许我们先定义算法框架，后定义算法实现

自问自答

三个工厂模式如何区分

• 简单工厂：静态方法，只是封装了单个对象的创建过程
• 工厂方法：非静态方法，对象创建的具体过程需要等到子类实现
• 抽象工厂：非静态方法，提供的是多个创建方法，创建一组关联的对象

当抽象工厂的创建方法只有一个时，退化为工厂方法；当工厂方法的实现类和抽象类变成一个，且方法变成静态时，退化为简单工厂

命令模式与策略模式区分

疑惑点：都是将行为抽象出来

不同点：前者可能会包含命令接收者的状态信息，相对来说，它更加完整，增加一个环境就能运行了；后者只是一个纯粹算法的抽象

迭代器模式和外观模式区分

疑惑点：都隐藏了底层实现，通过简单接口暴露

不同点：从隐藏底层暴露简单接口这一点看，后者是包含前者的，因为前者仅针对容器类对象；但后者在实现上，是单独创建一个类对原类进行封装；而前者往往是一个可迭代接口

中介者模式和适配器模式区分

疑惑点：都是为两个对象提供“沟通渠道”

不同点：其实二者完全不同，前者是真的提供沟通渠道；后者只是在接口形式上使得二者兼容

访问者模式和装饰器模式区分

疑惑点：都是不修改原对象的情况下添加了更多操作

不同点：后者是真的完全不改变原有对象，通过创建新类将原类进行包装，在新类中添加功能，新类除了方法调用外，是访问不到原类内部的；前者并非无痛，访问者为了能够访问到被访问者，需要被访问者暴露方法将访问者注入。

且装饰器模式重点在”添加“功能；访问者模式重点在”访问“，正因为是”访问“，才需要将访问者注入被访问者。

总结

本文没有代码，没有UML图，只有使用场景和容易搞混的设计模式区分。适合已经了解设计模式的人加深印象，要想详细了解，还是十分建议去看《给人看的设计模式》。此外，强调几个点：

• 忘记UML图，忘记UML图，忘记UML图，重要的事情说三遍。UML图只是形式上的定义，不用想肯定记不住，重点在于理解场景和实现思路。只要思路正确，和标准UML图差一点也没关系，并且，我们实现的代码最终一定会靠向该模式的标准结构。
• 不要一个一个看，全部看完并理解，才能有对比。
• 很多设计模式看起来比较相似，实际上他们确实有共通点，此时就需要自己体会了，不大好讲通。