浅谈设计模式

实例说明

某软件公司要开发一个跨平台图像浏览系统，要求该系统能够显示BMP、JPG、GIF、PNG等多种格式的文件， 并且能够在Windows、 Linux 、Unix等多个操作系统上运行。系统首先将各种格式的文件解析为像素矩阵(Matrix)，然后将像素矩阵显示在屏幕上，在不同的操作系统中可以调用不同的绘制函数来绘制像素矩阵。

设计方案

问题

• 采用了多层继承结构，导致系统中类的个数急剧增加，具体层的类的个数 =所支持的图像文件格式数×所支持的操作系统数；
• 系统扩展麻烦，无论是增加新的图像文件格式还是增加新的操作系统，都需要增加大量的具体类，这将导致系统变得非常庞大，增加运行和维护开销。

2. 实例二

实例说明

•某软件公司为某电影院开发了一套影院售票系统，在该系统中需要为不同类型的用户提供不同的电影票打折方式，具体打折方案如下：

(1)学生凭学生证可享受票价8折优惠；

(2)年龄在10周岁及以下的儿童可享受每张票减免10元的优惠（原始票价需大于等于20元）；

(3)影院VIP用户除享受票价半价优惠外还可进行积分，积分累计到一定额度可换取电影院赠送的奖品。

注意：该系统在将来可能还要根据需要引入新的打折方式。

设计方案

public class MovieTicket{
  private double price;
  
  //compute the price
    public double calculate(String type) {
        //student ticket
        if(type.equalsIgnoreCase("student")) {
            return this.price * 0.8;
        }
        //children ticket
        else if(type.equalsIgnoreCase("children") && this.price >= 20 ) {
            return this.price - 10;
        }
         //VIP ticket
        else if(type.equalsIgnoreCase("vip")) {
            //add points, code is omitted
            return this.price * 0.5;
         }
        else {
            return this.price; 
        }
    }
}
复制代码

问题

(1) MovieTicket类的calculate()方法非常庞大，它包含各种打折算法的实现代码，在代码中出现了较长的条件转移语句，不利于测试和维护；

(2) 在增加新的打折算法或者对原有打折算法进行修改时必须修改MovieTicket类的源代码，系统的灵活性和可扩展性较差；

(3)算法的复用性差，如果另一个系统需要重用某些打折算法，只能通过对源代码进行复制粘贴来重用，无法单独重用其中的某个或某些算法。

设计模式的诞生与发展

设计模式的诞生

• 设计模式起源于建筑业而非软件业
• 设计模式之父——美国加利佛尼亚大学环境结构中心研究所所长ChristopherAlexander博士
• 《APattern Language: Towns, Buildings, Construction》——253个建筑和城市规划模式

设计模式的发展

• 20世纪80年代末，软件工程界开始关注ChristopherAlexander等在这一住宅、公共建筑与城市规划领域的重大突破；
• “四人组(Gang of Four，GoF，分别是Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson和John Vlissides)”于1994年归纳发表了23种在软件开发中使用频率较高的设计模式，旨在用模式来统一沟通面向对象方法在分析、设计和实现间的鸿沟。

设计模式的定义与GoF23种设计模式

设计模式的定义

Alexander给出了关于模式的经典定义：

每个模式都描述了一个在我们的环境中不断出现的问题，然后描述了该问题的解决方案的核心，通过这种方式，人们可以无数次地重用那些已有的解决方案，无须再重复相同的工作。

通俗理解： 模式是 在特定环境下 人们解决某类重复出现 问题 的一套成功或有效的 解决方案 。

GoF23种设计模式

备注：创建型模式主要是用于创建对象，结构性模式主要用于处理类或对象的组合，行为型模式主要用于描述类或对象怎样交互和怎样分配职责