前言:本周80学时的软件构造课程部分正式结束,从今天开始正式梳理并且复习一下软件构造学的知识。

第一天:复习第四章,也是课程的最重要的部分,面向复用的设计模式,面向复用的设计模式有:Adapter(适配器模式)、Decorator(装饰器模式)、Facade(外观模式)、Strategy(策略模式)、Template method(模板模式)、Iterator(迭代器模式)。

1.Adapter 适配器设计模式

适配器模式解决的问题:解决接口间不兼容的问题,我们想要复用现有的已经存在的类,但是现有的类和我们想要实现的类接口不兼容,适配器模式通过增加一个适配器,将已有的类封装起来,从而解决接口不兼容的问题。

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_编程语言

这张图的含义:Adaptee是我们现有的需要复用的类,但是接口不兼容,我们通过增加一个接口ITarget,适配器类Adapter实现这个接口,重写这个接口的Request方法。重写这个方法可以委托Adaptee类实现或者直接继承Adaptee类实现,从而客户端可以直接通过接口调用具体的类。从而我们达到了复用Adaptee类的目的。

适配器模式的两种形式:继承和委托软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_复用_02
具体例子:

现有的类: LegacyRectangle ,方法display(x, y, w, h),参数分别为左上角坐标+ 宽+ 高。

想要实现的类的方法:display(x1, y1, x2, y2),参数分别为左上角坐标+右下角下标。

方案:使用Adapter模式委托现有的类来完成方法

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_面向复用的设计模式_03软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_复用_04

具体步骤: 先定义一个接口Shape,Shape接口定义一个方法display,再定义一个适配器类Rectangle,实现这个接口,并且实现display方法,实现这个方法可以委托给现有的类LegacyRectangle来实现。最后客户端通过调用接口来完成。

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_设计模式_05

2.Decorator 装饰器模式

问题:考虑这样一种情况,我们要实现的一个类具有多种不同的功能,如果直接将不同的功能封装在这个类里面,那么复用性特别差,因为可能以后只改变了一个功能,就需要我们在原有的类上需要的改动很大。这就是装饰器模式就是要解决这个问题了。

解决方法:对每个特性功能构造一个单独的类,通过委派机制利用现有的类增加到我们需要实现的类。以后如果功能改变了,我们只需要委托另一个改变了的功能的类即可。而其他的功能相关的类不需要改变。

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UML图解析:

Component接口:定义装饰物执行的公共操作

ConcreteComponent类:起始对象,在其基础上增加功能( 装饰) ,将通用的方法放

到此对象中。

Decorator 抽象类:所有装饰类的基类,里面包含的成员变量component 指向了被装饰的对象。(也就是说被装饰的对象不一定是最基础的ConcreteComponent类,也可以是已经装饰了某个功能的对象。因此装饰器模式可以看做是套娃,一个功能一个功能的套上去)

ConcreteDecorator类:继承了Decorator 抽象类,在该装饰对象上面再装饰具体的功能。

例题:

实现一个冰淇淋对象,为冰淇淋实现具有各种不同水果的功能。

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_设计模式_07

分析步骤和上面的一样,具体的代码如下:

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_复用_08

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_编程语言_09

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_设计模式_10

3.Facade 外观模式

外观模式: 客户端需要通过一个统一的接口来访问系统的功能,而不是通过很多个小的接口来访问。主要是方便客户端。

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_设计模式_11

具体例子

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_复用_12

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_复用_13

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_面向复用的设计模式_14

4.Strategy 策略模式

问题: 对于一个功能,可能有多个方法来实现(不同的方法开销不同),具体选择哪个方法应该可以让客户端来选择。而不是写死在代码里

解决方法: 为不同的实现算法构造抽象接口,不同的算法实现不同的类,委托给相应的类来完成客户端的需求,运行时动态传入client倾向的算法类实例。

比如:下面这个例子,pay方法有多种实现,具体选择哪种由传入的参数决定,客户端可以选择相应的参数来达到目的。

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_设计模式_15

例子:软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_设计模式_16软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_复用_17软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_复用_18

5.Template Method 模板模式

问题:做事情的步骤一样,但具体方法不同。

解决方法:共性的步骤在抽象类内公共实现,差异化的步骤在各个子类中实现。对于差异化的步骤我们需要重写这个抽象类的方法。

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_复用_19

例子:

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_复用_20

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_java_21

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_设计模式_22

6.Iterator 迭代器模式

问题:客户端希望遍历被放入容器/集合类的一组ADT对象,无需关心容器的具体类型,也就是说,不管对象被放进哪里,都应该提供同样的遍历方式

解决思路:让自己的集合类实现Iterable 接口,并实现自己的独特Iterator 迭代器(hasNext, next, remove) ,允许客户端利用这个迭代器进行显式或隐式的迭代遍历:

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_java_23

然后就可以利用迭代器进行遍历了。

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_编程语言_24

以我们的lab3为例,board类需要实现一个迭代器,那么就按照上述的解决思路就行。

软件构造复习(1) ——面向复用的设计模式_编程语言_25

7.Ending

以上的设计模式大多是利用了委托、抽象成接口(让用户调用接口)、继承等来实现。