软件秘笈-设计模式那点事_第1章 设计模式概述
设计模式的基本概念和实现方式
设计模式的基本概念和实现方式引言设计模式是一种重要的软件设计思想，在软件开发过程中有着广泛的应用。
它通过总结和抽象出软件架构中的重复问题和解决方案，为软件开发提供了可重用的方法和指导。
本文将从设计模式的基本概念、分类和实现方式等几个方面来阐述设计模式的重要性和优势，以期读者能够深入理解设计模式及其应用。
一、设计模式的基本概念1.1什么是设计模式设计模式是对于具体问题的抽象解决方案，它描述了一类解决方案的通用方式以及这种方式在何种情况下是有效的。
更具体地说，设计模式是针对软件系统中的广泛问题和需求，设计出具体的解决方案，以便于软件系统设计者、开发者、维护人员或评审人员根据他们的需求缩减系统分析和设计的时间，使他们能够快速而容易地构建出可维护、高效的软件系统。
1.2设计模式的来源和应用设计模式最早是由四位美国的软件工程师Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides在1995年合作编著了一本名为《设计模式：可复用面向对象软件的基础》的书籍中，将常见的面向对象的设计和编程问题进行总结并提出了23种设计模式，从而开创了软件系统设计中模式化思想的先河。
设计模式在软件开发中有着广泛的应用。
它可以提高软件开发者的工作效率，减少软件开发成本，保证软件的可维护性以及软件系统的健壮性和稳定性。
1.3设计模式的特点设计模式具有如下特点：1)通过软件项目中的经验、知识和实践进行模式的创新和提炼，以帮助项目开发者更快、更准确地完成相同或相似的工作。
2)长期以来，设计模式已经被多个团队、多个组织和多个开发平台所认同和接受，在实际开发和项目管理中处处有着应用。
3)对程序员来说，掌握设计模式意味着能够灵活地选取合适的模式进行使用，以提高程序的重用性、扩展性和性能。
4)设计模式可以区分出系统中的不同角色，并强化了参与角色的协作能力，使得整个开发团队变得更加高效和系统化。
《软件工程设计模式》课件
定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，使它们 可以互相替换，让算法独立于使用它的客户。
模板方法模式
定义了一个操作中的算法骨架，将某些步骤延迟到子类中 实现。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下 重定义算法的某些步骤。
观察者模式
定义了对象之间的一对多依赖关系，这样一来，当一个对 象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并被自 动更新。
容而无法协同工作的类能够一起工作。
装饰器模式
动态地给一个对象添加一些额外的职责， 就增加功能来说，装饰器模式相比生成子
类更为灵活。
桥接模式
将抽象与实现解耦，使得两者可以独立变 化。
外观模式
为子系统中的一组接口提供一个一致的界 面，此模式定义了一个高层接口，这个接 口使得这一子系统更加容易使用。
行为型模式
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设计模式的目的和意义
目的
设计模式的目的是提高软件的可重用性、可维护性和可扩展性，同时降低软件开发的复 杂度。
意义
设计模式有助于提高软件工程师的设计水平和编码能力，使软件设计更加规范、高效和 可靠。
设计模式的起源与发展
起源
设计模式的概念最早可以追溯到1970年代，当时建筑师Christopher Alexander等人提出了“模式语言”的概念 ，用于描述建筑设计和城市规划中的问题。
最少知识原 则
开闭原则
在软件中，如果S是T的子类型，则程序中使用T类型 的对象可以用S类型的对象来替换，而不会改变程序
的行为。
里氏替换原 则
软件实体应该对扩展开放，对修改封闭。也就是说， 软件实体应该通过扩展来实现变化，而不是通过修改 已有的代码。
设计模式的实现步骤
软件工程中的设计模式
软件工程中的设计模式在软件开发的过程中，设计模式是一种非常重要的概念。
设计模式是指在软件开发中，经过反复使用，被证明是有效的、可重用的经验总结，是程序员在软件开发中总结出来的比较好的实践方法。
设计模式让程序员能够在软件开发中更加灵活、高效地处理问题，提高了软件开发的质量和效率。
设计模式可以分为三种类型：创建型模式、结构型模式和行为型模式。
其中每种模式都有其独特的应用场景和解决方案。
一、创建型模式创建型模式主要解决对象的创建问题，提供了一种系统化的创建对象的方式，使得对象的创建过程更加灵活和高效。
创建型模式包括单例模式、工厂模式、抽象工厂模式、建造者模式和原型模式。
1. 单例模式单例模式是设计模式中最简单的模式之一，它是保证一个类只有一个实例，在全局中的唯一性。
单例模式的优点在于：1. 可以减小系统开销，避免重复创建对象。
2. 增加了灵活性，可以控制对象的生成顺序，实现对象共享等。
3. 可以和工厂模式和代理模式结合使用。
2. 工厂模式工厂模式是一种比较常见的创建型模式，它使用工厂方法来生成对象，而不是在代码中直接使用构造函数来生成对象。
工厂模式可以有多种不同的实现方式，包括简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。
工厂方法模式的优点在于：1. 解耦客户端和具体的产品类。
2. 扩展性好，可以增加新的产品类。
3. 可以实现多态，提高系统的灵活性。
3. 抽象工厂模式抽象工厂模式是工厂方法模式的拓展，它提供一个工厂接口用于创建一组相关或者相互依赖的对象。
抽象工厂模式的优点在于：1. 解耦客户端和具体的产品类。
2. 扩展性好，可以增加新的产品类。
3. 实现了一系列的产品族，满足客户端的需求。
4. 建造者模式建造者模式是一种用于构建复杂对象的模式，它将对象的构造和表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示方式。
建造者模式的优点在于：1. 可以对对象的构建过程进行控制，更加灵活。
2. 可以解决不同构建过程的复杂性，简化代码的编写。
设计模式简单理解-概述说明以及解释
设计模式简单理解-概述说明以及解释1.引言1.1 概述设计模式是软件开发中常用的一种设计思想，通过将经常遇到的问题和解决方案抽象成模式，并给出通用的解决方案，以便于开发人员在项目中复用。
设计模式能够提供一种经过验证的解决方案，可以帮助开发人员更加快速地解决问题和提高代码质量。
设计模式的使用可以使软件系统更加灵活、易于维护和扩展，帮助开发人员编写出高质量的代码。
在本文中，我们将介绍设计模式的基本概念和常见类型，帮助读者理解设计模式的重要性和应用场景。
1.2 文章结构：本文将围绕设计模式展开讨论，主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将对设计模式进行概述，介绍文章的结构和目的。
在正文部分，将详细介绍设计模式的概念及其常见类型，以及设计模式的优势和应用场景。
最后，在结论部分，将总结设计模式的重要性，并给出应用设计模式的建议，同时展望设计模式在未来的发展前景。
通过本文的阐述，读者将能够对设计模式有一个简单的理解，并了解其在实际开发中的应用意义。
1.3 目的设计模式作为软件开发领域的重要内容，其目的主要有以下几点：- 提高代码的可读性和可维护性：设计模式提供了一种通用的解决方案，使得代码结构更清晰、更易于理解，并且易于维护和修改。
- 降低软件开发成本：设计模式可以帮助开发人员更快速地完成软件的开发工作，避免重复造轮子，提高代码重用性。
- 提高软件的可靠性和稳定性：设计模式经过反复的实践和验证，是一种被广泛认可的解决方案，使用设计模式可以减少软件错误并提高软件的稳定性。
- 促进团队协作和沟通：设计模式提供了一种通用的设计语言，使得团队成员之间更容易进行沟通和合作，在团队开发中发挥重要作用。
综上所述，设计模式的目的是为了提高软件的质量和效率，实现更好的软件开发过程和结果。
通过学习和应用设计模式，可以帮助开发人员更好地理解和应用软件开发的基本原则和方法，提高自身的软件设计和开发能力。
2.正文2.1 什么是设计模式设计模式是在软件开发中反复出现的问题的解决方案。
学习软件设计师的软件设计模式
学习软件设计师的软件设计模式软件设计师是IT行业中一个非常重要的职位，他们负责开发和设计软件系统。
而软件设计模式则是软件设计师必备的一项技能。
本文将介绍学习软件设计师的软件设计模式的重要性以及几种常见的设计模式。
1. 简介软件设计模式是指在软件开发过程中，经过反复验证的、被广泛应用的一套解决特定问题的设计思想和方法。
它有助于提高软件的可维护性、可扩展性和可重用性。
不同的设计模式适用于解决不同的问题和场景，熟练掌握设计模式可以让软件设计师更加高效地完成工作。
2. 创建型设计模式创建型设计模式主要关注对象的创建过程。
其中，工厂模式是最常用的一种设计模式，它将对象的创建和使用解耦，可以根据不同的需求创建不同的对象。
另外，单例模式和原型模式也是常见的创建型设计模式，它们分别用于确保只有一个实例被创建和创建对象的复制。
3. 结构型设计模式结构型设计模式主要关注对象之间的组合和关系。
其中，适配器模式用于将两个不兼容的接口进行适配，让它们能够协同工作。
装饰器模式则是在不修改原有对象的情况下，为对象添加新的功能。
还有代理模式和组合模式等，它们用于实现对象之间的复杂关系和结构。
4. 行为型设计模式行为型设计模式主要关注对象之间的交互和通信。
观察者模式是一种常见的行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，其依赖对象将会收到通知。
另外，迭代器模式和策略模式也是常用的设计模式，它们分别用于遍历容器和实现不同的算法。
5. 使用设计模式的好处学习和应用软件设计模式有以下几个好处：- 提高代码的可读性和可维护性：设计模式提供了一种标准的解决方案，使得代码更加清晰易懂，并且方便后续的维护和修改。
- 促进团队协作：设计模式提供了一套共享的设计思想和方法，方便团队成员之间的沟通和合作。
- 提高开发效率：熟练掌握设计模式可以帮助软件设计师更快地完成开发任务，减少重复的工作。
总结：软件设计模式是软件设计师必备的一项技能，通过学习和应用设计模式可以提高软件开发的效率和质量，增强代码的可读性和可维护性。
知识点软件设计模式
知识点软件设计模式软件设计模式是指在软件开发过程中，通过总结和归纳，形成针对特定问题的解决方案的经验之集。
这些设计模式经过多年的实践验证，具有良好的可复用性和可拓展性，可以帮助开发人员更加高效地编写代码并解决常见的设计问题。
在本文中，我们将介绍一些常见的软件设计模式及其应用场景。
一、创建型设计模式1. 单例模式单例模式是一种只允许创建一个实例的模式。
在需要唯一实例的场景下，可以使用单例模式确保整个系统中只有一个实例被创建和使用。
2. 工厂模式工厂模式是一种通过工厂类来创建对象的模式。
通过将对象的创建过程封装在工厂类中，客户端只需要与工厂类进行交互，无需直接与具体的产品类耦合，提高了代码的灵活性与可维护性。
3. 抽象工厂模式抽象工厂模式是在工厂模式的基础上进一步扩展的一种模式。
抽象工厂模式可以创建多个产品族的产品，具有更高的灵活性。
比如在一个汽车工厂中，可以通过抽象工厂模式创建不同品牌的汽车、轮胎和引擎等产品。
二、结构型设计模式1. 适配器模式适配器模式用于解决两个不兼容的接口之间的兼容问题。
通过创建一个适配器类，可以将一个类的接口转化为另一个类所期望的接口，使得原本无法合作的两个接口能够协同工作。
2. 装饰器模式装饰器模式是一种动态地为对象添加额外行为的模式。
通过使用装饰器模式，可以在不改变原有对象结构和功能的情况下，动态地给对象增加新的方法或属性，提供更加灵活的功能扩展。
3. 代理模式代理模式是一种控制对另一个对象访问的结构型模式。
通过使用代理对象，可以在访问真实对象之前或之后进行额外的处理。
代理模式可以实现延迟加载、权限控制、远程访问等功能。
三、行为型设计模式1. 观察者模式观察者模式是一种通过订阅-发布机制实现对象间的消息通信的模式。
在观察者模式中，有一个被观察者（主题）和多个观察者，当被观察者状态发生变化时，会通知所有观察者进行相应的更新操作。
2. 策略模式策略模式是一种通过定义一系列算法并将其封装起来，使得它们可以互相替换的模式。
深入理解软件设计模式
深入理解软件设计模式在软件开发领域，设计模式是一种非常重要的概念。
设计模式提供了一种通用的解决问题方式，能够帮助开发者更好地组织代码结构，提升代码质量和可复用性。
本文将深入探讨软件设计模式的概念、使用方法和实践经验，帮助读者更好地理解和应用设计模式。
概念软件设计模式是指在特定环境下，针对特定问题所提出的一套解决方案。
设计模式是由Alexander等人在建筑领域提出的，随后被引入到软件开发领域。
设计模式通常包含以下几个要素：1. 模式名称：简要描述这个模式的名称，以便于交流和阅读。
2. 问题描述：说明这个模式所解决的问题，以便于理解它的价值和适用场景。
3. 解决方案描述：说明这个模式的解决方案是什么，以便于应用它来解决问题。
此处通常会提到采用哪些类（对象）、方法（函数）和数据结构等。
4. 实现步骤：详细的步骤，指导开发人员在实际开发中如何应用该模式。
5. 应用实例：提供一个具体的实例，来源于现实世界，这个例子能够具体说明该模式如何应用。
6. 优缺点：列出该模式的优点和缺点，以便开发者做出权衡。
此处需要注意，每个模式都有适用场景和不适用场景，开发人员需要根据自己的实际情况来选择模式。
使用方法在使用设计模式之前，开发人员需要对设计模式有一定的了解，并确定适用的场景。
具体使用方法为：1. 选择适合的模式：针对不同的场景，选择适合的设计模式。
2. 熟悉模式：对于选择的模式，了解其适用条件、优劣势和实现方法。
3. 组织代码：根据模式的特点，组织代码结构，实现模式的功能。
4. 编写测试：编写测试用例，确保模式的正确性。
实践经验设计模式在实际开发中是非常常用的技巧之一，但是开发人员在使用模式时也需要注意以下几点经验。
1. 不应强制使用：某些情况下，设计模式并不是解决问题的最优解决方案，因此不应该强制使用。
2. 避免过度设计：过度设计并不一定有利于程序的开发，有时反而会带来不必要的复杂性。
3. 可扩展性考虑：保证代码可扩展性是极其重要的，开发人员需要考虑未来的需求变化对代码的影响，尽可能设计灵活性强的代码。
软考设计模式知识点
软考设计模式知识点设计模式是软件开发中常用的一种解决问题的方法论，它提供了一套经过验证的设计思想和解决方案，能够帮助开发人员高效地开发出可重用、可维护、可扩展的软件系统。
在软考考试中，设计模式是一个重要的知识点，掌握设计模式可以帮助考生提高解决问题的能力。
本文将介绍软考设计模式知识点的相关内容。
一、设计模式概述设计模式的概念最早由埃里希·伽玛等人在《设计模式——可复用面向对象软件的基础》一书中提出。
设计模式是一种被广泛接受的解决特定问题的方法论，它通过提供了一套经过验证的设计思想和解决方案，可以帮助开发人员高效地开发出可重用、可维护、可扩展的软件系统。
二、设计模式的分类设计模式根据其解决问题的方式和模式的特点，可以分为创建型模式、结构型模式和行为型模式三大类。
1. 创建型模式创建型模式关注对象的创建过程，通过隐藏具体对象的创建过程，提供了一种系统级别的对象创建机制。
常见的创建型模式包括单例模式、工厂模式、抽象工厂模式等。
2. 结构型模式结构型模式描述如何将类或对象组合成更大的结构，通过对象间的组合达到更好的代码重用性和灵活性。
常见的结构型模式包括适配器模式、装饰器模式、组合模式等。
3. 行为型模式行为型模式关注对象之间的通信，描述对象间的合作以完成特定的业务场景。
常见的行为型模式包括观察者模式、策略模式、模板方法模式等。
三、常见的设计模式在软考考试中，以下是需要掌握的常见设计模式：1. 单例模式单例模式保证一个类只有一个实例，并提供一个全局的访问点。
它常用于只需要一个实例的情况，如线程池、缓存等。
2. 工厂模式工厂模式通过工厂类来创建具体的对象，通过将对象的创建与使用分离，提高了系统的松耦合性，增加了代码的可维护性和可扩展性。
3. 观察者模式观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，其依赖对象会自动收到通知。
观察者模式常用于事件驱动系统，如消息队列等。
4. 策略模式策略模式定义了一系列的算法，并将其封装起来，使其可以相互替换。
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工作效率，让个人获得更大发展空间；
其次，对于企业，应用设计模式可使软件产品质量得到保证，系统稳 定性大大提升，为企业创造出更多的利润上升空间；
最后，个人和企业都在不断地发展壮大，自然会创造出更多的社会价
值，为社会作出更多的贡献。
1.4.3 如何正确应用设计模式
实践是需要理论知识积累的。要想正确应用各种设计模式，首先需 要学习设计模式，掌握设计模式的实现要点，最重要的是在学习设计模
1.3.2 面向抽象编程
在面向过程的软件开发中，上层组件调用下层组件，就意味着上层组 件依赖于下层组件，当下层组件发生剧烈变化时，上层组件也要跟着一起
发生变动，这将导致软件组件模块的复用性大大降低，从而增加软件开发
成本，使软件结构设计上存在一定的臃肿性，不利于后期系统维护工作。
1.3.3 多用组合少用继承
1.2 引入设计模式的必要性
引入软件设计模式将成为企业或者个人可持续发展的必然 选择。只有专业，才能在这个领域做得最好，为社会、企业 和个人带来更多的价值。
1.3 软件设计遵循的基本原则
1.3.1 高内聚、低耦合 一个软件系统要有一个稳定的架构，不会随需求的改变而发生巨大的 变动。因此，高内聚、低耦合是一个软件系统设计中必须遵循的基本原则。
来，而这些方法可能是子类不需要的功能，会对子类产生一些危害。
1.3.4 “开-闭”原则
“开-闭”原则，即“对扩展开放，对修改关闭”，指的是在软件设 计中，当对某一软件实体进行扩展时，尽量不要去修改原有的软件实体， 换句话说就是在不修改原有软件实体的情况下对其进行扩展。这种软件 设计方式其实是一种目标，它考虑了软件后期的维护等其他因素。一个 软件系统如果可以达到这个目标，那它就是可扩展、易维护的。
享元模式（Flyweight Pattern）
代理模式（Proxy Pattern）
1.5.3 行为型模式
行为型模式用来对类或对象怎样交互和怎样分配职责进行描述，主要包含以 下11种设计模式： 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern） 命令模式（Command Pattern） 解释器模式（Interpreter Pattern） 迭代器模式（Iterator Pattern） 中介者模式（Mediator Pattern） 备忘录模式（Memento Pattern） 观察者模式（Observer Pattern） 状态模式（State Pattern） 策略模式（Strategy Pattern） 模板方法模式（Template Method Pattern） 访问者模式（Visitor Pattern）
软件秘籍：设计模式那点事儿 第1章 设计模式概述
第1章 设计模式概述
1.1 计算机软件的发展现状 1.2 引入设计模式的必要性 1.3 软件设计遵循的基本原则 1.4 设计模式概述 1.5 设计模式的分类
1.1 计算机软件的发展现状
21世纪是网络信息技术日益发展的世纪，计算机技术的 应用已经是未来发展的必然趋势。自从1971年微处理器问世 以来，计算机经历了4位机、8位机和16位机的时代，20世 纪90年代初出现了32位结构的微处理器计算系统，并将进 入64位计算时代。
1.5.2 结构型模式
结构型模式用来处理类或者对象的组合，主要包含以下7种设计模式： 适配器模式（Adapter Pattern） 桥接模式（Bridge Pattern） 组合模式（Composite Pattern） 装饰者模式（Decorator Pattern） 外观模式（Facade Pattern）
在面向对象的软件设计中，对于类的扩展，首先想到的是使用类的继 承来实现，由子类继承父类，从而完成对子类功能的扩展。继承的好处
是可以尽量让相同的属性或者功能复用，但是随着项目越来越大，需求
的不断变化，继承就会变得越来越臃肿，后期难以控制和维护。最重要 的是，继承会不分青红皂白地把父类的公有和受保护的方法统统继承下
式当中掌握软件设计原则。设计模式是前人的实践经验总结出来的，具
有固定的实现方式，但是设计原则是活的，是需要我们认真体会和领悟 的。
1.5 设计模式的分类
1.5.1 创建型模式
创建型模式用来处理对象的创建过程，主要包含以下5种设计模式：
工厂方法模式（Factory Method Pattern） 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern） 建造者模式（Builder Pattern） 原型模式（Prototype Pattern） 单例模式（Singleton Pattern）
1.4 设计模式概述
1.4.1 什么是设计模式 设计模式的概念最早是由一名建筑师提出来的，他试图在图纸上用一 种结构化、可重用化的方法，获得建筑的基本要素，从而可以将更多的精 力放在具体建筑物和城镇的设计上。逐渐的，这种思想在软件领域流行起 来，并获得发展。
1.4.2 为什么需要设计模式
首先，它可以提升个人的编程能力、思维能力和设计能力，极大提高