设计模式及其六大原则

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什么是设计模式？

软件设计模式（Software Design Pattern），又称设计模式，是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它描述了在软件设计过程中的一些不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。也就是说，它是解决特定问题的一系列套路，是前辈们的代码设计经验的总结，具有一定的普遍性，可以反复使用。其目的是为了提高代码的可重用性、代码的可读性和代码的可靠性。

设计模式的意义

设计模式的本质是面向对象设计原则的实际运用，是对类的封装性、继承性和多态性以及类的关联关系和组合关系的充分理解。

正确使用设计模式具有以下优点：

1. 可以提高程序员的思维能力、编程能力和设计能力。
2. 使程序设计更加标准化、代码编制更加工程化，使软件开发效率大大提高，从而缩短软件的开发周期。
3. 使设计的代码可重用性高、可读性强、可靠性高、灵活性好、可维护性强。

什么是 GOF（四人帮，全拼 Gang of Four）？

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。

设计模式的六大原则

1. “开闭原则（Open Close Principle）”：

   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，需要使用接口和抽象类。
2. “里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）”：

   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。
   • 里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。
3. “依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）”：

   针对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

   • 依赖倒转原则是开闭原则的基础。
4. “接口隔离原则（Interface Segregation Principle）”：

   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。
5. “迪米特法则（Demeter Principle，又称“最少知道原则”）”：

   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。

6. “合成复用原则（Composite Reuse Principle）”：

   尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

GoF 的 23 种设计模式

根据设计模式的参考书《Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software》（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：

	模式分类	模式
GoF 的 23 种设计模式
1	创建型模式（Creational Patterns） 这些设计模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式，而不是使用 new 运算符直接实例化对象。	工厂模式（Factory Pattern） 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern） 单例模式（Singleton Pattern） 建造者模式（Builder Pattern） 原型模式（Prototype Pattern）
2	结构型模式（Structural Patterns） 这些设计模式关注类和对象的组合。继承的概念被用来组合接口和定义组合对象获得新功能的方式。	适配器模式（Adapter Pattern） 桥接模式（Bridge Pattern） 过滤器模式（Filter、Criteria Pattern） 组合模式（Composite Pattern） 装饰器模式（Decorator Pattern） 外观模式（Facade Pattern） 享元模式（Flyweight Pattern） 代理模式（Proxy Pattern）
3	行为型模式（Behavioral Patterns） 这些设计模式特别关注对象之间的通信。	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） 空对象模式（Null Object Pattern） 策略模式（Strategy Pattern） 模板模式（Template Pattern） 访问者模式（Visitor Pattern）
其他设计模式
4	J2EE 模式（J2EE Patterns） 这些设计模式特别关注表示层。这些模式是由 Sun Java Center 鉴定的。	MVC 模式（MVC Pattern） 业务代表模式（Business Delegate Pattern） 组合实体模式（Composite Entity Pattern） 数据访问对象模式（Data Access Object Pattern） 前端控制器模式（Front Controller Pattern） 拦截过滤器模式（Intercepting Filter Pattern） 服务定位器模式（Service Locator Pattern） 传输对象模式（Transfer Object Pattern）