设计模式学习之路序幕

前言：一直以来使用的是C、C++语言，做项目时感觉自己类的设计还有不足，最近想学习设计模式从而提升自己。可耻的是网上许多相关资料代码使用的是java语言，虽然java和C++类似有共通的地方，但是没用过java的皮皮马表示看的很吃力。在学会单一职责模式、简单工厂模式和单例模式之后还是放弃了java（捂脸），开始在网上寻找用C++代码介绍设计模式的资料了。在GitHub上C++介绍设计模式的文章比较不错，开始学习之路。这个专栏用来记录我皮皮马的设计模式学习之路。

一、设计模式简介

设计模式（Design pattern）通常被有经验的面向对象软件开发人员使用。设计模式是软件开发人员在开发过程中面临的一般问题的解决方案。这些方案是众多软件开发人员经过长时间的试验和错误总结出来的。
设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理地运用设计模式可以完美地解决很多问题，每种模式在现实中都有相应的原理来与之对应，每种模式都描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，这也是设计模式能被广泛应用的原因。

起源：
在 1994 年，由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名为 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software（中文译名：设计模式 - 可复用的面向对象软件元素） 的书，该书首次提到了软件开发中设计模式的概念。

四位作者合称 GOF（四人帮，全拼 Gang of Four）。他们所提出的设计模式主要是基于以下的面向对象设计原则：

1. 对接口编程而不是对实现编程。
2. 优先使用对象组合而不是继承。

二、设计模式的类型

根据设计模式的参考书 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software（中文译名：设计模式 - 可复用的面向对象软件元素） 中所提到的，总共有 23 种设计模式。这些模式可以分为三大类：创建型模式（Creational Patterns）、结构型模式（Structural Patterns）、行为型模式（Behavioral Patterns）。当然还有另一类设计模式：J2EE 设计模式，但这一类设计模式暂且搁置留到以后研究。

下面用一个图片来整体描述一下设计模式之间的关系：

严格来说，简单工厂模式不是GoF总结出来的23种设计模式之一。

三、设计模式的区别

设计模式有三种，可以分为创建型模式、结构型模式、行为型模式。

1、创建型模式

创建型模式就是抽象了实例化的过程，创建对象的模式。它帮助一个系统独立于如何创建、组合和表示它的那些对象。创建型模式将创建对象的过程进行了抽象，也可以理解为将创建对象的过程进行了封装，作为客户程序仅仅需要去使用对象，而不关注创建对象过程中的逻辑。
对象的创建会消耗掉系统的很多资源，所以单独对对象的创建进行研究，高效地创建对象就是创建型模式要探讨的问题。

2、结构型模式

在解决了对象的创建问题之后，对象的组成以及对象之间的依赖关系就成了开发人员关注的焦点，因为如何设计对象的结构、继承和依赖关系会影响到后续程序的维护性、代码的健壮性、耦合性等。对象结构的设计很容易体现出设计人员水平的高低。

3、行为型模式

在对象的结构和对象的创建问题都解决了之后，就剩下对象的行为问题了，如果对象的行为设计的好，那么对象的行为就会更清晰，它们之间的协作效率就会提高。
行为型模式涉及到算法和对象间职责的分配，行为模式描述了对象和类的模式，以及它们之间的通信模式，行为型模式刻划了在程序运行时难以跟踪的复杂的控制流可分为行为类模式和行为对象模式

• 行为模式使用继承机制在类间分派行为
• 行为对象模式使用对象聚合来分配行为。一些行为对象模式描述了一组对等的对象怎样相互协作以完成其中任何一个对象都无法单独完成的任务。

四、设计模式的七大原则

1、开闭原则（Open Close Principle）

开闭原则的意思是：对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。简言之，是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类，后面的具体设计中我们会提到这点。

2. 单一职责原则（Single Responsibility Principle, SRP）

1. 一个类只负责一个功能领域中的相应职责，或者可以定义为：就一个类而言，应该只有一个引起它变化的原因。

2. 实现高内聚、低耦合的指导方针，它是最简单但又最难运用的原则

3. 最简单的面向对象设计原则，它用于控制类的粒度大小

4. 设计原则很重要的一点就是简单，单一职责，也就是我们经常所说的专人干专事。

5. 对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。如类A负责两个不同职责：职责1，职责2。当职责1需求变更而改变A时，可能造成职责2执行错误，所以需要将类A的粒度分解为A1，A2

3、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。LSP 是继承复用的基石，只有当派生类可以替换掉基类，且软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化，而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

4、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

这个原则是开闭原则的基础，具体内容：针对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

5、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。它还有另外一个意思是：降低类之间的耦合度。由此可见，其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想，它强调降低依赖，降低耦合

6、迪米特法则，又称最少知道原则（Demeter Principle）

最少知道原则是指：一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

7、合成复用原则（Composite Reuse Principle）

合成复用原则是指：尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

有一个叫“漂流石”的网友一篇笔记对六大设计原则的解释特别简单精辟，拿来借鉴一下：

• 开闭原则：实现热插拔，提高扩展性。
• 里氏代换原则：实现抽象的规范，实现子父类互相替换；
• 依赖倒转原则：针对接口编程，实现开闭原则的基础；
• 接口隔离原则：降低耦合度，接口单独设计，互相隔离；
• 迪米特法则，又称不知道原则：功能模块尽量独立；
• 合成复用原则：尽量使用聚合，组合，而不是继承；

五、设计模式学习之路链接：

设计模式学习之路（一）——创建型模式之简单工厂模式

设计模式学习之路（二）——创建型模式之单例模式

设计模式学习之路（五）——结构型模式之适配器模式

设计模式学习之路（十二）——结构型代理模式

这篇内容大部分内容涉及原理介绍，取自
菜鸟教程https://www.runoob.com/design-pattern/design-pattern-tutorial.html
顺便给大家安利一下，菜鸟教程里有如今在用各种语言的教程，而且教程比较通俗易懂，适合初学者的学习。

相关文章：
《图说设计模式 》：http://design-patterns.readthedocs.org/zh_CN/latest/index.html