從2005年初聽說設(shè)計(jì)模式，到現(xiàn)在雖然已經(jīng)8年多了，但GoF的23種模式依然盛行，當(dāng)然GoF提出這些模式的年代更加久遠(yuǎn)（1995年）。

　　在工作的過程中，陸陸續(xù)續(xù)接觸了GoF的大部分模式，我記得在2008年的時(shí)候就想總結(jié)一 下設(shè)計(jì)模式（最近想做的兩件事情），最后因?yàn)楦鞣N原因也沒有完成。最近這段時(shí)間正好是職業(yè)空檔期，沒什么事兒做，就把之前看過的設(shè)計(jì)模式翻出來整理了一 下，于是就有了上面幾篇文章。

　　整理設(shè)計(jì)模式的過程，也是一個(gè)深刻理解面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的過程。通過對(duì)各個(gè)模式的回顧，讓我更能夠明白前輩們關(guān)于面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)提出的各種“最佳實(shí)踐”，特別是S.O.L.I.D，我覺得在這里再說一次，也不算矯情。

　　S：?jiǎn)我宦氊?zé)原則（Single Responsibility Principle, SRP），一個(gè)類只能有一個(gè)原因使其發(fā)生改變，即一個(gè)類只承擔(dān)一個(gè)職責(zé)。

　　O：開放-封閉原則（Open-Close Principle, OCP），這里指我們的設(shè)計(jì)應(yīng)該針對(duì)擴(kuò)展開放，針對(duì)修改關(guān)閉，即盡量以擴(kuò)展的方式來維護(hù)系統(tǒng)。

　　L：里氏替換原則（Liskov Subsititution Principle, LSP），它表示我們可以在代碼中使用任意子類來替代父類并且程序不受影響，這樣可以保證我們使用“繼承”并沒有破壞父類。

　　I：接口隔離原則（Interface Segregation Principle, ISP），客戶端不應(yīng)該依賴于它不需要的接口，兩個(gè)類之間的依賴應(yīng)該建立在最小接口的基礎(chǔ)上。這條原則的目的是為了讓那些使用相同接口的類只需要實(shí)現(xiàn)特定必要的一組方法，而不是大量沒用的方法。

　　D：依賴倒置原則（Dependence Inversion Principle, DIP），高層模塊不應(yīng)該依賴于低層模塊，兩者應(yīng)該都依賴于抽象；抽象不依賴于細(xì)節(jié)，而細(xì)節(jié)應(yīng)該依賴于抽象。這里主要是提倡“面向接口”編程，而非“面向?qū)崿F(xiàn)”編程。

　　設(shè)計(jì)模式，從本質(zhì)上講，是針對(duì)過去某種經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。每種設(shè)計(jì)模式，都是為了在特定條件下去解決特定問題，離開這些前提去討論設(shè)計(jì)模式，是沒有意義的。

　　下面，我們快速回顧GoF的23種模式。

• 工廠方法
  意圖：定義一個(gè)用戶創(chuàng)建對(duì)象的接口，讓子類去決定具體使用哪個(gè)類。
  適用場(chǎng)合：1）類不知道它所要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象的類信息；2）類希望由它的子類來創(chuàng)建對(duì)象。
• 抽象工廠
  意圖：提供一個(gè)創(chuàng)建一系列相關(guān)或者相互依賴的對(duì)象的接口，而無須指定它的具體實(shí)現(xiàn)類。
  適用場(chǎng)合：1）系統(tǒng)不依賴于產(chǎn)品是如何實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)；2）系統(tǒng)的產(chǎn)品族大于1，而在運(yùn)行時(shí)刻只需要某一種產(chǎn)品族；3）屬于同一個(gè)產(chǎn)品族的產(chǎn)品，必須綁在一起使用；4）所有的產(chǎn)品族，可以抽取公共接口
• 單例
  意圖：保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并且在系統(tǒng)全局范圍內(nèi)提供訪問切入點(diǎn)。
  適用場(chǎng)合：各種“工廠類”
• 構(gòu)造者
  意圖：將復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)造與表示相分離，使得同樣的構(gòu)造過程可以產(chǎn)生不同的復(fù)雜對(duì)象。
  適用場(chǎng)合：1）需要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；2）對(duì)象的屬性之間相互依賴，創(chuàng)建時(shí)前后順序需要指定。
• 原型
  意圖：用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類，并通過復(fù)制原型實(shí)例得到對(duì)象。
  適用場(chǎng)合：1）系統(tǒng)不關(guān)心對(duì)象創(chuàng)建的細(xì)節(jié)；2）要實(shí)例化的對(duì)象的類型是動(dòng)態(tài)加載的；3）類在運(yùn)行過程中的狀態(tài)是有限的。
• 適配器
  意圖：將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成用戶希望的另一個(gè)接口。
  適用場(chǎng)合：系統(tǒng)需要使用現(xiàn)有類的功能，但接口不匹配
• 裝飾
  意圖：動(dòng)態(tài)的為對(duì)象添加額外職責(zé)
  適用場(chǎng)合：1）需要添加對(duì)象職責(zé)；2）這些職責(zé)可以動(dòng)態(tài)添加或者取消；3）添加的職責(zé)很多，從而不能用繼承實(shí)現(xiàn)。
• 橋接器
  意圖：將抽象部分與實(shí)現(xiàn)部分分離，從而使得它們可以獨(dú)立變化
  適用場(chǎng)合：1）系統(tǒng)需要在組件的抽象化角色與具體化角色之間增加更多的靈活；2）角色的任何變化都不應(yīng)該影響客戶端；3）組件有多個(gè)抽象化角色和具體化角色
• 享元
  意圖：運(yùn)用共享技術(shù)支持大量細(xì)粒度的對(duì)象
  適用場(chǎng)合：1）系統(tǒng)中有大量對(duì)象；2）這些對(duì)象占據(jù)大量?jī)?nèi)存；3）對(duì)象中的狀態(tài)可以很好的區(qū)分為外部和內(nèi)部；4）可以按照內(nèi)部狀態(tài)將對(duì)象分為不同的組；5）對(duì)系統(tǒng)來講，同一個(gè)組內(nèi)的對(duì)象是不可分辨的
• 門面
  意圖：為系統(tǒng)的一組接口提供一個(gè)一致的界面
  適用場(chǎng)合：1）為一個(gè)復(fù)雜的接口提供一個(gè)簡(jiǎn)單界面；2）保持不同子系統(tǒng)的獨(dú)立性；3）在分層設(shè)計(jì)中，定義每一層的入口
• 合成
  意圖：將對(duì)象組裝成樹狀結(jié)構(gòu)以表示“部分-整體”的關(guān)系
  適用場(chǎng)合：1）系統(tǒng)中的對(duì)象之間是“部分-整體”的關(guān)系；2）用戶不關(guān)心“部分”與“整體”之間的區(qū)別
• 代理
  意圖：為其他對(duì)象提供一種代理以控制對(duì)該對(duì)象的訪問
  適用場(chǎng)合：對(duì)象無法直接訪問（遠(yuǎn)程代理）
• 職責(zé)鏈
  意圖：對(duì)目標(biāo)對(duì)象實(shí)施一系列的操作，并且不希望調(diào)用雙方和操作之間有耦合關(guān)系
  適用場(chǎng)合：1）輸入對(duì)象需要經(jīng)過一系列處理；2）這些處理需要在運(yùn)行時(shí)指定；3）需要向多個(gè)操作發(fā)送處理請(qǐng)求；4）這些處理的順序是可變的
• 命令
  意圖：對(duì)一類對(duì)象公共操作的抽象
  適用場(chǎng)合：1）調(diào)用者同時(shí)和多個(gè)執(zhí)行對(duì)象交互；2）需要控制調(diào)用本身的生命周期；3）調(diào)用可以取消
• 觀察者
  意圖：定義對(duì)象之間一種“一對(duì)多”的關(guān)系，當(dāng)一個(gè)對(duì)象發(fā)生改變時(shí)，所有和它有依賴關(guān)系的對(duì)象都會(huì)得到通知
  適用場(chǎng)合：1）抽象模型有兩部分，其中一部分依賴于另一部分；2）一個(gè)對(duì)象的改變會(huì)導(dǎo)致其他很多對(duì)象發(fā)生改變；3）對(duì)象之間是松耦合
• 訪問者
  意圖：對(duì)一組不同類型的元素進(jìn)行處理
  適用場(chǎng)合：1）一個(gè)類型需要依賴于多個(gè)不同接口的類型；2）需要經(jīng)常為一個(gè)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的對(duì)象添加新操作；3）需要用一個(gè)獨(dú)立的類型來組織一批不相干的操作，使用它的類型可以根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行定制
• 模板
  意圖：定義一個(gè)操作步驟的方法骨架，而將其中一些細(xì)節(jié)的實(shí)現(xiàn)放到子類中
  適用場(chǎng)合：1）可以抽取方法骨架；2）控制子類的行為，只需要實(shí)現(xiàn)特定細(xì)節(jié)
• 策略
  意圖：對(duì)算法族進(jìn)行封裝
  適用場(chǎng)合：1）完成某項(xiàng)業(yè)務(wù)有多個(gè)算法；2）算法可提取公共接口
• 解釋器
  意圖：應(yīng)用或?qū)ο笈c用戶狡猾時(shí)，采取最具實(shí)效性的方式完成
  適用場(chǎng)合：1）針對(duì)對(duì)象的操作有規(guī)律可循；2）在執(zhí)行過程中，對(duì)效率要求不高，但對(duì)靈活性要求很高
• 迭代
  意圖：提供一種方法， 來順序訪問集合中的所有元素
  適用場(chǎng)合：1）訪問一個(gè)聚合對(duì)象的內(nèi)容，而不必暴露其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)；2）支持對(duì)聚合對(duì)象的多種遍歷方式；3）為遍歷不同的聚合對(duì)象提供一致的接口
• 中介者
  意圖：避免大量對(duì)象之間的緊耦合
  適用場(chǎng)合：1）有大量對(duì)象彼此依賴（M：N）；2）某個(gè)類型要依賴于很多其他類型
• 備忘錄
  意圖：希望備份或者恢復(fù)復(fù)雜對(duì)象的部分屬性
  適用場(chǎng)合：1）對(duì)象的屬性比較多，但需要備份恢復(fù)的屬性比較少；2）對(duì)象的狀態(tài)是支持恢復(fù)的
• 狀態(tài)
  意圖：管理對(duì)象的多個(gè)狀態(tài)
  適用場(chǎng)合：1）對(duì)象的行為依賴于當(dāng)前狀態(tài)；2）業(yè)務(wù)處理過程存在多個(gè)分支，而且分支會(huì)越來越多

　　上面是對(duì)GoF23中模式的快速回顧，其中的理解未必很深刻很到位。對(duì)設(shè)計(jì)模式的學(xué)習(xí)是沒有止境的，而且它也只是面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)的冰山一偶

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設(shè)計(jì)模式之創(chuàng)建型模式

　　GoF的設(shè)計(jì)模式一共23個(gè)，可以分為3大類：創(chuàng)建型、結(jié)構(gòu)型和行為型，這篇文章主要討論創(chuàng)建型。

　　創(chuàng)建型的設(shè)計(jì)模式包括：簡(jiǎn)單工廠（Simple Factory）、工廠方法（Factory Method）、抽象工廠（Abstract Factory）、單例（Singleton）、構(gòu)造者（Builder）和原型（Prototype），我們分別來討論。

　　我們首先來看工廠系列的3個(gè)設(shè)計(jì)模式，它們都主要是針對(duì)軟件設(shè)計(jì)中的“開放-封閉”原則， 即程序應(yīng)該對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改封閉。特別是當(dāng)我們的程序采用XML+反射的方式來創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，工廠模式的威力就完全展現(xiàn)出來了，這時(shí)我們可以通過維護(hù)配置 文件的方式，來控制程序的邏輯。

　　1）簡(jiǎn)單工廠，當(dāng)我們的程序在實(shí)例化對(duì)象時(shí)，如果輸入條件不一樣，產(chǎn)生的對(duì)象也不一樣，那么我們可以考慮使用簡(jiǎn)單工廠對(duì)不同的實(shí)例進(jìn)行統(tǒng)一封裝， UML結(jié)構(gòu)如下：

　　優(yōu)點(diǎn)：封裝了具體對(duì)象的實(shí)例化過程，Client端和具體對(duì)象解耦，同時(shí)ProductManager可以作成靜態(tài)類或者Singleton對(duì)象，然后可以使用HashMap緩存具體對(duì)象（前提是對(duì)象沒有時(shí)間依賴性），降低創(chuàng)建對(duì)象的次數(shù)。

　　缺點(diǎn)：當(dāng)增添一種新類型的對(duì)象時(shí)，需要修改Productmanager的代碼（如果不采用XML）

　　2）工廠方法，它是針對(duì)簡(jiǎn)單工廠的改進(jìn)版，添加了對(duì)ProductManager的抽象，UML結(jié)構(gòu)如下：

　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)更加靈活，對(duì)于某種類型的對(duì)象來說，會(huì)有一個(gè)特定的對(duì)象工廠指向它，這樣當(dāng)我們需要添加一種新類型的產(chǎn)品時(shí)，只需要添加兩個(gè)類，一個(gè)是具體產(chǎn)品類，一個(gè)是新產(chǎn)品的工廠類。這樣更加靈活。

　　缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)開始變得復(fù)雜，而且最終還是需要Client端來確定究竟使用哪一個(gè)Factory（當(dāng)然這個(gè)信息可以保存在上下文或者配置文件中）。

　　3）抽象工廠，這個(gè)是最復(fù)雜的工廠模式，它用來生成一個(gè)產(chǎn)品線上的所有產(chǎn)品，我們假設(shè)一個(gè)產(chǎn)品線上包括多個(gè)產(chǎn)品，不同的產(chǎn)品線上的產(chǎn)品個(gè)數(shù)是一樣的，這樣我們需要一個(gè)針對(duì)產(chǎn)品線的抽象，并且很顯然不同產(chǎn)品線上的產(chǎn)品是不可能混到一起的。對(duì)應(yīng)的UML結(jié)構(gòu)圖如下：

　　上圖表明，一個(gè)產(chǎn)品線上的產(chǎn)品由IProduct1和IProduct2組成，客戶端在獲取產(chǎn)品時(shí)，這兩個(gè)產(chǎn)品應(yīng)該是同時(shí)返回的，因此對(duì)于IProductManager來說，它需要同時(shí)生成這兩個(gè)對(duì)象。

　　優(yōu)點(diǎn)：對(duì)創(chuàng)建產(chǎn)品家族的行為高度抽象，添加一個(gè)產(chǎn)品線的邏輯比較清晰。

　　缺點(diǎn)：當(dāng)我們對(duì)產(chǎn)品線上的產(chǎn)品進(jìn)行增加和刪除時(shí)，對(duì)應(yīng)的操作比較麻煩，所有的產(chǎn)品工廠都需要進(jìn)行修改。

　　4）單例，這是比較好理解的一個(gè)模式，從字面上說，就是程序在運(yùn)行的過程中，希望在任意時(shí)刻，都只保留某個(gè)對(duì)象的唯一實(shí)例。對(duì)應(yīng)的UML結(jié)構(gòu)圖如下：

　　單例的實(shí)現(xiàn)方式一般包括幾步：1）私有的指向自身的字段；2）私有構(gòu)造函數(shù)；3）公開對(duì)私有字段進(jìn)行實(shí)例化的方法。也有幾種針對(duì)具體語言進(jìn)行的改善，例如針對(duì)多線程采用double lock機(jī)制，采用常量方式定義私有字段、使用內(nèi)嵌類來實(shí)例化字段等。

　　我們也可以對(duì)單例進(jìn)行一些適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展，例如我們將對(duì)象的個(gè)數(shù)由1個(gè)變?yōu)镹個(gè)，這就成了對(duì)象池。

　　通常工廠模式中會(huì)使用到單例模式，特別是對(duì)于簡(jiǎn)單工廠來說。

　　5）構(gòu)造者，對(duì)于一些復(fù)雜對(duì)象來說，它可以分成多個(gè)不同的部分，在實(shí)例化時(shí)，不同部分之間實(shí)例化的順序，有時(shí)會(huì)有嚴(yán)格的限制，這時(shí)我們就可以使用構(gòu)造者模式了。對(duì)應(yīng)的UML結(jié)構(gòu)圖如下：

　　我們定義了IBuilder接口來實(shí)例化對(duì)應(yīng)的不同部分，同時(shí)有一個(gè)方法來返回對(duì)象的實(shí)例。而Constructor類的Construct方 法會(huì)按照業(yè)務(wù)邏輯依次調(diào)用實(shí)例化部分對(duì)象的方法，即BuildPartA、BuildPartB，這里的調(diào)用順序，完全由業(yè)務(wù)邏輯來控制，最后可以調(diào)用 GetProduct方法取得完整的對(duì)象實(shí)例。

　　我們有時(shí)也會(huì)對(duì)上圖進(jìn)行修改，例如將GetProduct放到Constructor中，或者將Construct方法放入到GetProduct（取消Constructor）中。即使有這些變形，但是基本的思想是不變的。

　　6）原型，我們?cè)诔绦蜻\(yùn)行過程中，當(dāng)需要有新的實(shí)例對(duì)象時(shí)，有時(shí)并不希望是從頭創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，而是希望新的實(shí)例的狀態(tài)和某個(gè)已存在的實(shí)例保持一致，這就是原型模式發(fā)揮作用的地方。對(duì)應(yīng)的UML結(jié)構(gòu)圖如下：

　　在.NET中，已經(jīng)定義了IClonable接口來實(shí)現(xiàn)原型模式。需要注意在實(shí)現(xiàn)時(shí)，會(huì)有深拷貝和淺拷貝的區(qū)別，深拷貝會(huì)同時(shí)拷貝堆棧和堆上的內(nèi)容，而淺拷貝只會(huì)拷貝堆棧上的內(nèi)容。

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設(shè)計(jì)模式之結(jié)構(gòu)型模式

在 這部分里，我們關(guān)注GoF里面的結(jié)構(gòu)型模式，它主要是用于描述如何將類組合在一起去構(gòu)成更大的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)型模式包括適配器（Adapter）、裝飾 （Decorator）、橋接器（Bridge）、享元（FlyWeight）、門面（Facade）、合成（Composite）以及代理 （Proxy）模式。

　　下面我們對(duì)上面提到的模式分別進(jìn)行描述。

　　1）適配器（Adapter）。當(dāng)我們已經(jīng)開發(fā)出一個(gè)模塊，有一套清晰的接口，并且模塊正在被某個(gè)功能使用（意味著模塊接口改變的可能性不高），這是如果有另外一個(gè)功能也需要使用這個(gè)模塊的功能，但是對(duì)應(yīng)的是一套完全不同的接口，這時(shí)適配器就可以發(fā)揮作用了。

　　適配器模式分為兩種，一種是對(duì)象適配器，一種是類適配器，對(duì)象適配器的UML圖如下：

　　這里Adaptee1和Adaptee2指兩套不同的子系統(tǒng)，它們作為Adapter的屬性存在，可以使用IoC的方式指定。

　　類適配器的UML圖如下：
　　

　　同樣是兩個(gè)不同的子系統(tǒng)，但是這里我們創(chuàng)建了2個(gè)Adapter類來分別指向兩個(gè)子系統(tǒng)。在這里我們可以在Client和ITarget之間，設(shè)置一個(gè)Adapter工廠，來根據(jù)業(yè)務(wù)需求創(chuàng)建不同的Adpater實(shí)例。
　　2）裝飾（Decorator），假如我們已經(jīng)開發(fā)了一套功能，然后根據(jù)需求，需要增加一些子功能，而且這些子功能是比較分散比較時(shí)可以增刪的，這時(shí)如果直接修改接口，那么會(huì)造成接口功能復(fù)雜并且不穩(wěn)定，針對(duì)這種情況，我們可以使用裝飾模式。對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　上圖中，ConcreteComponent已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Component的基本功能，對(duì)于一些附加的功能，如果放在 ConcreteComponent中不合適的話，我們可以像ConcreteDecoratorA一樣，創(chuàng)建一個(gè)基于Decorator的類，通過 SetComponent方法將核心功能和輔助功能串在一起。

　　有時(shí)，為了簡(jiǎn)單，我們也可以把ConcreteDecorator直接掛在Concretecomponent下面。

　　3）橋接器（Bridge）， 面向?qū)ο筇岢膸讉€(gè)最佳實(shí)踐包括：1）封裝變化；2）面向接口編程；3）組合優(yōu)于繼承；4）類的職責(zé)盡量單一。橋接器完美的體現(xiàn)了這些，通過創(chuàng)建型模式， 我們可以很好地達(dá)到面向接口編程的目標(biāo)，也就是說我們?cè)诔绦蛑懈髯兞康穆暶黝愋褪墙涌陬愋突蛘叱橄箢悾唧w的實(shí)現(xiàn)類型則由不同的設(shè)計(jì)模式使用不同方式指 定。這在接口或者抽象類基本穩(wěn)定的情況下，是很好地，但當(dāng)接口需要發(fā)生變化時(shí)，我們?nèi)绾稳ヌ幚恚靠梢钥纯礃蚪悠鞯腢ML圖：

　　通過這個(gè)圖，我們可以看出，Implementor接口的變化，對(duì)于Client來說，基本是沒有影響的。Abstraction會(huì)持有Implementor的一個(gè)實(shí)例。

　　4）享元（FlyWeight）， 當(dāng)我們系統(tǒng)中需要使用大量的小對(duì)象，但我們又不希望將所有的小對(duì)象都創(chuàng)建出來時(shí)，可以考慮使用享元模式，它會(huì)抽取小對(duì)象中的公共部分，將其封裝為基類，然 后針對(duì)不同條件創(chuàng)建小對(duì)象，同時(shí)在對(duì)象池中維護(hù)這些小對(duì)象，客戶在需要使用小對(duì)象時(shí)，首先在對(duì)象池中查找，如果存在，直接返回。對(duì)于小對(duì)象中“個(gè)性”的部 分，由調(diào)用小對(duì)象的客戶端進(jìn)行維護(hù)。對(duì)應(yīng)的UML圖如下：
　　

　　除了上述的簡(jiǎn)單享元，還存在一種復(fù)合享元，對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　圖中，CompositeConcreteComponent是不共享的，但是它里面包含很多簡(jiǎn)單的享元，這些享元是共享的，我們可以把它想象成一個(gè)特殊的“享元工廠”。

　　通常提到享元，最常見的例子就是文本編輯器中的26個(gè)字母，在.NET中，字符串常量也使用了享元模式。

　　在享元模式中，我們通常會(huì)將FlyWeightFactory設(shè)計(jì)為單例模式，否則享元就沒有意義了。

　　5）門面（Facade），如果我們的程序需要深入調(diào)用某個(gè)模塊的內(nèi)部，但我們又不想和模塊過緊耦合，這時(shí)可以考慮使用門面模式，來對(duì)外部封裝內(nèi)部子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)單的門面可能和代理在某種程度上很相似。

　　門面模式?jīng)]有固定的UML圖，它是根據(jù)客戶端的實(shí)際需求以及子系統(tǒng)內(nèi)部的接口來確定的。

　　6）合成（Composite），當(dāng)我們的對(duì)象結(jié)構(gòu)中存在“父子”關(guān)系時(shí)，可以考慮使用合成模式。它分為兩種，一種是安全型的合成模式，UML圖如下：

　　這種類型的合成模式，對(duì)于Component的增、刪、改，都在Composite中維護(hù)，Leaf根本不知道這些操作。另一種是透明型的合成模式，UML圖如下：

　　這種類型的合成模式，自上而下所有的Component都會(huì)有增、刪、改的操作，只不過對(duì)于Leaf來說，這些操作時(shí)沒有意義的。

　　7）代理（Proxy），在編寫程序時(shí)，有時(shí)我們希望使用某個(gè)對(duì)象或者模塊的功能，但是因?yàn)榉N種原因，我們不能直接訪問，這時(shí)就可以考慮使用代理，對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　需要注意的是，在這里RealSubject只有一個(gè)，如果有多個(gè)，那么就是Adapter了。另外，代理也可以加入自己的一些邏輯處理，例如PreExecute和PostExecute。如果這里有多個(gè)Proxy，那么就是Decorator了。

　　上面就是對(duì)結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式的快速瀏覽，其中有很多UML圖看上去很相似，但深入去思考，每個(gè)模式的出發(fā)點(diǎn)、所要解決的問題是不一樣的。

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設(shè)計(jì)模式之行為型模式

在這部分里，我們關(guān)注GoF設(shè)計(jì)模式中的行為型模式，它是用來在不同對(duì)象之間劃分職責(zé)和算法的抽象，行為模式不僅涉及到類和對(duì)象，還涉及到類與對(duì)象之間如何進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

　　行為型模式包括：職責(zé)鏈（Chain of Responsibility）、命令（Command）、解釋器（Interperter）、迭代（Iterator）、中介者（Mediator）、備忘錄（Memento）、觀察者（Observer）、狀態(tài)（State）、策略（Strategy）、模板（Template）和訪問者（Visitor）。我們主要討論其中的一部分模式，后續(xù)會(huì)有其他補(bǔ)充。

　　1） 職責(zé)鏈（Chain of Responsibility），如果完成一項(xiàng)業(yè)務(wù)，需要很多步相關(guān)操作，但是如果將這些操作完全封裝到一個(gè)類或者方法里面，又違背了單一職責(zé)的原則。這時(shí)我們可以考慮使用職責(zé)鏈模式，對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　我們可以創(chuàng)建很多個(gè)Handler的實(shí)現(xiàn)類，并通過設(shè)置Successor來將這些Handler“串”在一起。那么如何觸發(fā)所有的Handler呢？這里和Decorator有點(diǎn)兒類似，我們可以通過調(diào)用 Successor.HandlerRequest來實(shí)現(xiàn)。這樣用戶只需要關(guān)心最開始的Handler，而不必關(guān)心后面都還有哪些其他的Handler。

　　2）命令（Command），命令模式將發(fā)出命令和執(zhí)行命令很好的區(qū)分開來，當(dāng)我們執(zhí)行某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，客戶端只需要構(gòu)造一個(gè)請(qǐng)求，而不必關(guān)心業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)，即構(gòu)造請(qǐng)求和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)是獨(dú)立的。對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　從圖中，我們可以看到，當(dāng)Client端需要執(zhí)行某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，它需要構(gòu)造一個(gè)Invoker對(duì)象，它負(fù)責(zé)發(fā)出請(qǐng)求，會(huì)生成一個(gè)Command對(duì)象。同時(shí)我們看到有一個(gè)Receiver對(duì)象，它是用來實(shí)現(xiàn)具體業(yè)務(wù)的，我們?cè)贑oncreteCommand中，會(huì)引用這個(gè)對(duì)象，來完成具體業(yè)務(wù)。

　　3）觀察者（Observer），當(dāng)我們的系統(tǒng)中，存在一個(gè)業(yè)務(wù)A，有其他多個(gè)業(yè)務(wù)都需要關(guān)注業(yè)務(wù)A，當(dāng)它的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其他業(yè)務(wù)都需要做出相應(yīng)操作，這時(shí)我們可以使用觀察者模式。觀察者模式也稱作訂閱模式，它會(huì)定義一個(gè)“主題”（業(yè)務(wù)A），一個(gè)抽象的“訂閱者”以及很多具體的“訂閱者”（其他業(yè)務(wù)），在“主題”中，會(huì)保留所有“訂閱者”的引用，同時(shí)可以對(duì)“訂閱者”進(jìn)行添加或者刪除，當(dāng)“主題”的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，它會(huì)主動(dòng)“通知”所有“訂閱者”，從而“訂閱者”可以做出相應(yīng)的操作。對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　我們可以看到ConcreteSubject中保留了多個(gè)Subscriber的引用（Subscribers），在NotifySubscriber方法中，它會(huì)依次調(diào)用每個(gè)Subscriber的Update方法，從而更新“訂閱者”的狀態(tài)。

　　4）訪問者（Visitor），當(dāng)我們有一個(gè)對(duì)象集合，集合中的元素類型是不一樣的，但類型是相對(duì)固定的，例如只有3種不同的類型，但是可能有30個(gè)元素。如果我們希望對(duì)集合中的所有元素進(jìn)行某種操作，從接口的角度來看，由于類型不一致，我們很難通過一個(gè)統(tǒng)一的接口來遍歷集合元素并對(duì)其進(jìn)行操作。這時(shí)我們可以考慮使用訪問者模式，它將獲取某個(gè)元素和對(duì)元素進(jìn)行操作進(jìn)行了分離。對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　這里我們假設(shè)集合中只包括了2中不同的類型，ObjectBuilder就是上面提到的集合，它包含多個(gè)不同的IElement元素，業(yè)務(wù)的核心實(shí)現(xiàn)是在VisitorA和VisitorB中，對(duì)于Element1的Accept 方法來說，它只是調(diào)用visitor.VisitElement1方法。

　　5）模板（Template），繼承是面向?qū)ο蟮囊淮蠛诵模０宸椒ň褪菍?duì)繼承的完美體現(xiàn)。對(duì)于某項(xiàng)業(yè)務(wù)來說，我們可以根據(jù)通用的流程，設(shè)計(jì)其方法骨架，針對(duì)不清晰或者不明確的地方，以抽象方法的方式來處理，然后根據(jù)不同的子業(yè)務(wù)，創(chuàng)建不同的子類，在子類中，實(shí)現(xiàn)那些抽象方法。對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　可以看出，對(duì)于子類來說，它是不需要重寫Operate方法的，而只需要實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法。對(duì)于客戶端來說，當(dāng)它實(shí)例化某個(gè)子類后，可以直接調(diào)用Operate方法來完成某項(xiàng)業(yè)務(wù)。

　　6）策略（Strategy），當(dāng)我們的系統(tǒng)中，針對(duì)某項(xiàng)業(yè)務(wù)有多個(gè)算法時(shí)，如何對(duì)這些算法進(jìn)行管理，我們可以考慮使用策略模式，它主要是針對(duì)一組可以提取相同接口的算法進(jìn)行管理。對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　這里需要注意的是，Strategy類并不知道應(yīng)該使用哪個(gè)具體的子類，這應(yīng)該由Client指定。

　　7）解釋器（Interperter），如果我們的系統(tǒng)中有些特定的問題反復(fù)出現(xiàn)，我們想要對(duì)這些問題進(jìn)行抽象，那應(yīng)該如何做？試想一下，當(dāng)我們寫完代碼后，是如何進(jìn)行編譯的？無論對(duì)C#還是 Java，它們的編譯器都會(huì)讀取我們所寫的每一行代碼，并作出相應(yīng)的解釋。我們可以部分認(rèn)為，編譯器中存儲(chǔ)了任何組合的語句，類似于C中的 typedef。解釋器做的就是類似的事情，它將具有通用性的問題進(jìn)行抽取，對(duì)其解決方案進(jìn)行綜合處理。對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　一般的執(zhí)行過程是這樣的，Client讀取Context中的信息，根據(jù)某種原則將其劃分成多個(gè)部分，針對(duì)每一部分，構(gòu)造相應(yīng)的解釋器，并將Context信息傳入解釋器中進(jìn)行處理。這里的問題是Client必須要清楚 Context細(xì)節(jié)和具體解釋器中間的關(guān)聯(lián)。我們可以在Client和Interpreter之間構(gòu)造一個(gè)“解釋器工廠”，用來根據(jù)Context生成相應(yīng)的解釋器實(shí)例，同樣，如果解釋器的執(zhí)行過程和數(shù)據(jù)無關(guān)，我們可以為“解釋器工廠”上追加“單例”模式，構(gòu)造一個(gè)解釋器池。這些都是可以根據(jù)需求做的進(jìn)一步的優(yōu)化。

　　8）迭代（Iterator），前文提到的訪問者（Visitor）模式，針對(duì)的是存儲(chǔ)在一起的不同類型的對(duì)象集合，如何進(jìn)行遍歷處理，那么針對(duì)存儲(chǔ)在一起的相同類型的對(duì)象集合，我們應(yīng)該如何進(jìn)行遍歷呢？迭代模式可以幫我們做到，對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　在C#和Java中，我們都已經(jīng)在語言層級(jí)上實(shí)現(xiàn)了迭代，例如C#中的foreach，同時(shí).NET來設(shè)計(jì)了兩個(gè)接口來實(shí)現(xiàn)迭代：IEnumerator和IEnumerable。

　　9）中介者（Mediator），如果我們的系統(tǒng)中有多個(gè)對(duì)象，彼此之間都有聯(lián)系，那這是一個(gè)對(duì)象之間耦合很高的系統(tǒng)，我們應(yīng)該如何優(yōu)化呢？我們可以建立一個(gè)知道所有對(duì)象的“對(duì)象”，在它內(nèi)部維護(hù)其他對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)，這就是中介者模式，對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　這里，Mediator是知道所有IPerson的“底細(xì)”的，Client 可以直接與Mediator聯(lián)系，而不必關(guān)心具體的是PersonA還是PersonB，同樣，對(duì)于PersonA和PersonB來說，它們之間也沒有直接聯(lián)系，當(dāng)兩者需要通信時(shí)，之金額使用Mediator的Send方法。

　　這個(gè)模式不好的地方在于：1）所有的IPerson類型都要有 Mediator引用，這樣才能和其他的Person通信；2）Mediator需要維護(hù)所有Person的實(shí)例，這樣它才能做出正確的判斷，將消息發(fā)給對(duì)應(yīng)的Person，但當(dāng)Person子類過多時(shí)，Mediator就變的較難維護(hù)，這時(shí)，我們可以創(chuàng)建一套關(guān)于產(chǎn)生Person實(shí)例的“工廠”，會(huì)減輕 Mediator的負(fù)擔(dān)。

　　10）備忘錄（Memento），當(dāng)我們的系統(tǒng)中存在這樣一種對(duì)象，它的屬性很多，在某些情況下，它的一部分屬性是需要進(jìn)行備份和恢復(fù)的，那應(yīng)該如何做？談到備份和恢復(fù)，我們立刻想到可以使用原型模式，但那是針對(duì)所有屬性的，備忘錄模式可以很好地解決這里的問題，對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　在這里，我們希望Originator的State2、State3是可以備份和恢復(fù)的，其他屬性是無關(guān)的。我們可以在希望備份Originator的地方，調(diào)用Creatememento方法，在希望恢復(fù)Originator部分屬性的地方，調(diào)用RestoreMemento方法，同時(shí)MementoManager對(duì)Memento進(jìn)行管理。

　　11）狀態(tài)（State），當(dāng)我們的系統(tǒng)中的對(duì)象，需要根據(jù)傳入的不同參數(shù)，進(jìn)行不同的處理，而且傳入?yún)?shù)的種類特別多，這時(shí)在方法內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的if語句，來確定方法的執(zhí)行分支。那么如何消除這些if語句呢？狀態(tài)模式可以幫我們做到，對(duì)應(yīng)的UML圖如下：

　　這里，Client只與Context關(guān)聯(lián)，在Context內(nèi)部，會(huì)維護(hù)不同狀態(tài)之間的跳轉(zhuǎn)，簡(jiǎn)單來說，就是在HandleRequest內(nèi)部判斷傳入的state值，如果符合業(yè)務(wù)邏輯，那么直接調(diào)用state的 HandleRequest方法；如果不符合，那么修改state值，然后調(diào)用相應(yīng)state的HandleRequest方法。

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