設計模式

設計模式（Design pattern）是一套被重複使用、多數人知曉的、經過分類編目的、程式碼設計經驗的總結。使用設計模式是為了可重複使用程式碼、讓程式碼更容易被他人理解、保證程式碼可靠性。毫無疑問，設計模式於己於他人於系統都是多贏的；設計模式使程式碼編寫真正工程化；設計模式是軟體工程的基石脈絡，如同大廈的結構一樣。

设计模式(英语 design pattern)是对面向对象设计中反复出现的问题的解决方案。这个术语是在1990年代由Erich Gamma等人从建筑设计领域引入到计算机科学中来的。这个术语的含义还存有争议。算法不是设计模式，因为算法致力于解决问题而非设计问题。设计模式通常描述了一组相互紧密作用的类与对象。设计模式提供一种讨论软件设计的公共语言，使得熟练设计者的设计经验可以被初学者和其他设计者掌握。设计模式还为软件重构提供了目标。

随着软件开发社群对设计模式的兴趣日益增长，已经出版了一些相关的专著，定期召开相应的研讨会，而且Ward Cunningham为此发明了WikiWiki用来交流设计模式的经验。

提示：本教程将通过 Java 实例，一步一步向您讲解设计模式的概念。所以你需要对Java知识有所了解。

表述格式

表述一个软件设计模式的格式根据作者的不同，划分和名称等都会有所不同。常用的GoF描述模式的格式大致分为以下这些部分：

• 模式名：每一个模式都有自己的名字，模式的名字使得我们可以讨论我们的设计。

• 问题：在面向对象的系统设计过程中反复出现的特定场合，它导致我们采用某个模式。

• 解决方案：上述问题的解决方案，其内容给出了设计的各个组成部分，它们之间的关系、职责划分和协作方式。

• 别名：一个模式可以有超过一个以上的名称。这些名称应该要在这一节注明。

• 动机：在哪种情况使用该模式，是本节提供的方案（包括问题与来龙去脉）的责任。

• 适用性：模式适用于哪些情况、模式的背景等等。

• 结构：这部分常用类图与交互图阐述此模式。

• 参与者：这部分提供一份本模式用到的类与对象清单，与它们在设计下扮演的角色。

• 合作：描述在此模式下，类与对象间的交互。

• 影响：采用该模式对软件系统其他部分的影响，比如对系统的扩充性、可移植性的影响。影响也包括负面的影响。这部分应描述使用本模式后的结果、副作用、与权衡(trade-off)

• 实现：这部分应描述实现该模式、该模式的部分方案、实现该模式的可能技术、或者建议实现模式的方法。

• 示例：简略描绘出如何以编程语言来使用模式。

• 已知应用：业界已知的实现示例。

• 相关模式：这部分包括其他相关模式，以及与其他类似模式的不同。

提示：我們的《設計模式》教學將幫助您學習所有設計模式知識。如果你有任何疑問，請前往PHP中文網社群提出你的問題，會有熱心網友為你解答。

模式原則

大家都開始注意設計模式。那麼，到底我們為什麼要用設計模式呢？這麼多設計模式為什麼要怎麼設計呢？

說實話，以前我還真沒搞清楚。就是看大家一口一個"Design pattern"，心就有點發虛。於是就買了本"四人幫"的設計模式，結果看得似懂非懂:看得時候好像是懂了，過一會兒就忘了。可能是本人比較"愚鈍"吧:))最近，有了點感悟。 "獨樂不如眾樂"，與大家分享一下，還望指教! 

為什麼要提倡"Design Pattern"呢？根本原因是為了程式碼復用，增加可維護性。

那麼要怎麼實現程式碼重複使用呢？ OO界有前輩的幾個原則："開－閉"原則(Open Closed Principal)、里氏代換原則、合成復用原則。設計模式就是實現了這些原則，因此達到了程式碼重複使用、增加可維護性的目的。

• 開－閉原則

此原則是由"Bertrand Meyer"提出的。原文是："Software entities should be open for extension,but closed for modification"。是說模組應對擴充開放，而對修改關閉。模組應盡量在不修改原(是"原"，指原來的程式碼)程式碼的情況下進行擴充。那要怎麼擴展呢？我們看工廠模式"factory pattern":假設中關村有一個賣盜版盤和毛片的小子，我們給他設計一"光碟銷售管理軟體"。我們應該先設計一"光碟"介面。如圖：【pre】______________|<>|| 光碟 ||_____________|| 賣() || ||_____________|【/pre】而盜版盤和毛片是其子類。小子透過"DiscFactory"來管理這些光碟。代碼為：

publicclassDiscFactory{
publicstatic光盘
getDisc(Stringname){
return(光盘)Class.forName(name).getInstance();
}
}

有人要買盜版盤，要怎麼實現？

public class 小子{ public static void main(String【】 args){ 光碟d=DiscFactory.getDisc("盜版碟"); 光碟.賣(); } }

#如果有有一天，這小子良心發現了，開始賣正版軟體。沒關係，我們只要再創建一個"光碟"的子類"正版軟體"就可以了。不需要修改原結構和程式碼。怎麼樣？對擴充開放，對修改關閉。 "開-閉原則" 工廠模式是對具體產品進行擴展，有的項目可能需要更多的擴展性，要對這個"工廠"也進行擴展，那就成了"抽象工廠模式"。

• 里氏代換原則

里氏代換原則是由"Barbara Liskov"提出的。如果呼叫的是父類別的話，那麼換成子類別也完全可以運作。例如： 光碟 d=new 盜版盤(); d.賣(); 要將"盜版盤"類改為"毛片"類，沒問題，完全可以運行。 Java編譯程式會檢查程式是否符合里氏代換原則。還記得java繼承的一個原則嗎？子類別override方法的存取權限不能小於父類別對應方法的存取權限。例如"光碟"中的方法"賣"存取權限是"public"，那麼"盜版盤"和"毛片"中的"賣"方法就不能是protected或private，編譯不能通過。為什麼要這樣呢？你想啊：如果"盜版盤"的"賣"方法是private。那麼下面這段程式碼就不能執行了： 光碟 d=new 盜版盤(); d.賣();可以說：里氏代換原則是繼承復用的一個基礎。

• 合成復用原則

就是要少用繼承，多用合成關係來實現。我曾經這樣寫過程式：有幾個類別要與資料庫打交道，就寫了一個資料庫操作的類，然後別的跟資料庫打交道的類別都繼承這個。結果後來，我修改了資料庫操作類別的一個方法，各個類別都需要改動。 "牽一發而動全身"!物件導向是要把波動限制在盡量小的範圍。

在Java中，應盡量針對Interface編程，而非實作類別。這樣，更換子類別不會影響呼叫它方法的程式碼。要讓各個類別盡可能少的跟別人聯繫，"不要與陌生人說話"。這樣，城門失火，才不至於殃及池魚。擴展性和維護性才能提高

了解這些原則，再看設計模式，只是在具體問題上怎麼實現這些原則而已。張無忌學太極拳，忘了所有招式，打倒了"玄冪二老"，所謂"心中無招"。設計模式可謂招數，如果先學通了各種模式，又忘掉了所有模式而隨心所欲，可謂OO之最高境界。呵呵，搞笑，搞笑！ （JR）

依賴倒轉原則抽像不應該依賴與細節，細節應依

• 依賴倒轉原則

• #要針對介面編程，而不是針對實作編程。傳遞參數，或在組合聚合關係中，盡量引用層次高的類別。主要是在建構對象時可以動態的創建各種具體對象，當然如果一些具體類比較穩定，就不必在弄一個抽象類做它的父類，這樣有畫舌添足的感覺接口隔離原則定制服務的例子，每一

• 一種角色，不多不少，不干不該幹的事，該幹的事都要乾抽象類別抽象類別不會有實例
  #######抽象類別###

類別為子類別繼承，一般包含這個系的共同屬性和方法。注意：好的繼承關係中，只有葉節點是具體類，其他節點應該都是抽象類，也就是說具體類別是不被繼承的。將盡可能多的共同程式碼放到抽象類別中。 7 迪米特法則最少知識原則。不要和陌生人說話。

本設計模式教學手冊涵蓋的內容

本設計模式教學涵蓋所有設計模式介紹，包含了工廠模式（Factory Pattern）、抽象工廠模式（Abstract Factory Pattern）、單例模式（Singleton Pattern）、建造者模式（Builder Pattern）、原型模式（Prototype Pattern）等等。

提示：本教學的每一章都包含了許多Java實例，透過這些範例將幫助您更好地學習理解設計模式。