软件模式
- 软件模式是将模式的一般概念应用于软件开发领域，即软件开发的总体指导思路或参照样板。软件模式并非仅限于设计模式，还包括架构模式、分析模式和过程模式等，实际上，在软件生存期的每一个阶段都存在着一些被认同的模式。
- 软件模式可以认为是对软件开发这一特定“问题”的“解法”的某种统一表示，软件模式等于一定条件下的出现的问题以及解法。软件模式的基础结构由 4 个部分构成：问题描述、前提条件（环境或约束条件）、解法和效果。
- 要能讲清为什么使用某个模式
- 软件模式与具体的应用领域无关，在模式发现过程中需要遵循大三律（Rule of Three），即只有经过三个以上不同类型（或不同领域）的系统的校验，一个解决方案才能从候选模式升格为模式。
设计模式的定义
设计模式（Design Pattern）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，使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。
设计模式的基本要素
设计模式一般有如下几个基本要素：模式名称、问题、目的、解决方案、效果、实例代码和相关设计模式，其中的关键元素包括以下四个方面：
- 模式名称（Pattern name）
- 问题（Problem）
- 解决方案（Solution）
- 效果（Consequences）
设计模式的分类
- 根据其目的（模式是用来做什么的）可分为创建型（Creational），结构型（Structural）和行为型（Behavioral）三种：
- 创建型模式主要用于创建对象。
- 结构型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对类或对象怎样交互和怎样分配职责。
- 根据范围，即模式主要是用于处理类之间关系还是处理对象之间的关系，可分为类模式和对象模式两种：
- 类模式处理类和子类之间的关系，这些关系通过继承建立，在编译时刻就被确定下来，是属于静态的。
- 对象模式处理对象间的关系，这些关系在运行时刻变化，更具动态性。
| 范围/目的 | 创建型模式 | 结构型模式 | 行为型模式 |
|---|---|---|---|
| 类模式 | 工厂方法模式 | （类）适配器模式 | 模板方法模式 |
| 对象模式 | 抽象工厂模式 |
（对象）适配器模式 组合模式 装饰模式 外观模式 代理模式 |
命令模式 中介者模式 观察者模式 状态模式 策略模式 |
享元模式为什么是结构型模式：
模板方法为什么是行为型模式：子类控制父类的行为
设计模式与类库框架
设计原则
- 对于面向对象的软件系统设计来说，在支持可维护性的同时，需要提高系统的可复用性。
- 软件的复用可以提高软件的开发效率，提高软件质量，节约开发成本，恰当的复用还可以改善系统的可维护性。
- 单一职责原则：要求在软件系统中，一个类只负责一个功能领域中的相应职责。
- 开闭原则：要求一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭，即在不修改源代码的基础上扩展一个系统的行为。
- 里氏代换原则：可以通俗表述为在软件中如果能够使用基类对象，那么一定能够使用其子类对象。
- 依赖倒转原则：要求抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象；要针对接口编程，不要针对实现编程。
- 接口隔离原则：要求客户端不应该依赖那些它不需要的接口，即将一些大的接口细化成一些小的接口供客户端使用。
- 合成复用原则：要求复用时尽量使用对象组合，而不使用继承。
- 迪米特法则：要求一个软件实体应当尽可能少的与其他实体发生相互作用。
设计原则之间的关系
- 目标：开闭原则
- 指导：迪米特法则（最小知识原则）
- 基础：单一职责原则、可变性封装原则
- 实现：依赖倒转原则、合成复用原则、里氏代换原则、接口隔离原则
表驱动法
- 目标
- 原理
- 如何快速从表中查询条目
- 直接访问
- 索引访问
- 阶梯访问
模式的别名
| 模式名称 | 模式英文名 | 模式别名 |
|---|---|---|
| 简单工厂模式 | Simple Factory Pattern | 静态工厂方法（Static Factory Method）模式 |
| 工厂方法模式 | Factory Method Pattern | 工厂模式，虚拟构造器（Virtual Constructor）模式或者多态工厂（Polymorphic Factory）模式 |
| 抽象工厂模式 | Abstract Factory Pattern | Kit 模式 |
| 策略模式 | Strategy Pattern | Policy Pattern |
| 状态模式 | State Pattern | 状态对象（Objects for States） |
| 命令模式 | Command Pattern | 动作（Action）模式、事务（Transaction）模式 |
| 适配器模式 | Adapter Pattern | 包装器（Wrapper） |
| 装饰器模式 | Decorator Pattern | 包装器（Wrapper）、油漆工模式（翻译不同） |
| 中介者模式 | Mediator Pattern | 调停者模式（翻译不同） |
| 桥接模式 | Bridge Pattern | 柄体（Handle and Body）模式、接口（Interface）模式 |
| 外观模式 | Facade Pattern | 门面模式 |
| 享元模式 | Flyweight Pattern | 轻量级模式 |
练习题
- Every Design Pattern allows the developer to vary different parts of a design. Complete the following table:
| Purpose | Design Pattern | 可变的方面 |
|---|---|---|
| 创建型模式 | 抽象工厂模式 | 容易添加新的具体工厂类、新的产品层级、产品族和具体产品 |
| 结构型模式 | 适配器模式 | c |
| 结构型模式 | 装饰者模式 | 容易添加被装饰的组件、添加的额外职责和装饰后的组件 |
| 行为型模式 | 观察者模式 | 容易添加具体的观察者和被观察者，以及他们之间的观察关系 |
| 行为型模式 | 状态模式 | 方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为 |
| 创建型模式 | 工厂方法模式 | 容易添加新的具体产品和新的具体工厂 |
| 行为型模式 | 策略模式 | 容易添加新的策略 |
| 结构型模式 | 外观模式 | 不容易修改：在不引入抽象外观类的情况下，增加新的子系统可能需要修改外观类或客户端的源代码，违背了“开闭原则” |
| 行为型模式 | 命令模式 | 容易添加新命令、设计组合命令和宏命令、方便实现命令的 undo 和 redo |
- In object-oriented programming one is advised to avoid case (and if) statements. Select one design pattern that helps avoid case statements and explain how it helps.
策略模式：将不同的策略逻辑放入不同的策略类中，而不是放到一个大的 if-else 或 case 语句中管理，实现了逻辑控制代码和实现代码的分离，客户类只需要设置好策略后进行类似 stragety.operate() 的调用即可完成操作。
- The ATM provides two types of transaction, withdrawals and deposits. For every transaction, the user specifies a reference account (for deposit to or withdrawal from) and a dollar amount. Withdrawals can either be made in cash to the user or as a transfer to another account. For cash withdrawals, the user chooses the denominations of the payment; for transfers, the user specifies a target account. Draw the design class diagram. Code is not required.
classDiagram
class ATM {
+withdrawal(account: Account, amount: double): void
+deposit(account: Account, amount: double): void
}
class Transaction {
+account: Account
+amount: double
+execute(): void
}
class Withdrawal {
+denominations: List
+targetAccount: Account
+execute(): void
}
class Deposit {
+execute(): void
}
class Account {
+balance: double
}
class Denomination {
+value: double
+count: int
}
class Transfer {
+targetAccount: Account
+execute(): void
}
ATM --> Transaction
Transaction <|-- withdrawal transaction <|-- deposit --> Account
Withdrawal --> Denomination
Withdrawal --> Transfer
Deposit --> Account
Transfer --> Account
