簡介：軟件設計模式二,潘愛民HTTP//WWWICSTPKUEDUCN/COMPCOURSE,內容,復習續(xù)介紹一些重要的模式STRUCTURALPATTERNSBEHAVIORALPATTERNS,復習PATTERN定義,定義特定環(huán)境中問題的成功解決方案中的靜態(tài)、動態(tài)結構，以及結構元素相互之間的協(xié)作關系DESIGNPATTERNSREPRESENTSOLUTIONSTOPROBLEMSTHATARISEWHENDEVELOPINGSOFTWAREWITHINAPARTICULARCONTEXT關于PATTERN的研究狀況研究歷史現(xiàn)狀PATTERN與框架PATTERN的分類粒度,復習如何描述一個模式,關鍵要素DESIGNPATTERNNAME，ALIASESORALSOKNOWNASPROBLEM，INTENTORGOALFORCES，CONSTRAINTS，MOTIVATIONCONTEXT，APPLICABILITYSOLUTIONSTRUCTUREPARTICIPANTSCOLLABORATIONIMPLEMENTATIONEVALUATION，RESULTINGCONTEXT，CONSEQUENCESRELATEDPATTERNSEXAMPLES，KNOWNUSES,復習CREATIONALPATTERS,FACTORYMETHOD本質用一個VIRTUALMETHOD完成創(chuàng)建過程ABSTRACTFACTORY一個PRODUCT族的FACTORYMETHOD構成了一個FACTORY接口PROTOTYPE通過PRODUCT原型來構造PRODUCT，CLONEPROTOTYPEMANAGERBUILDER通過一個構造算法和BUILDER接口把構造過程與客戶隔離開SINGLETON單實例類型，如何構造這單個實例如何訪問這單個實例FINDER把對象的獲取過程與客戶隔離開,CREATIONALPATTERNS小結,了解每一種模式的實質具體實現(xiàn)的時候可能會有變化情況，或者擴展，或者退化FACTORYMETHOD是基礎，ABSTRACTFACTORY是它的擴展FACTORYMETHOD、ABSTRACTFACTORY、PROTOTYPE都涉及到類層次結構中對象的創(chuàng)建過程，有所取舍PROTOTYPE需要PROTOTYPEMANAGERFACTORYMETHOD需要依附一個CREATOR類ABSTRACTFACTORY需要一個平行的類層次根據(jù)應用的其他需求，以及語言提供的便利來決定使用哪種模式,CREATIONALPATTERNS小結續(xù),BUILDER往往適合于特定的結構需要，它所針對的PRODUCT比較復雜SINGLETON有比較強烈的物理意義，可以用在許多細微的地方，不一定與類層次關聯(lián)FINDER模式需要有一定范圍內的對象管理功能這些PATTERNS都很常見，有時需要結合兩種或者多種模式完成系統(tǒng)中對象的構造過程,STRUCTURALPATTERNS,ADAPTERBRIDGECOMPOSITEDECORATORFACADEFLYWEIGHTPROXY,模式7ADAPTER一,ALIASESWRAPPERINTENTCONVERTTHEINTERFACEOFACLASSINTOANOTHERINTERFACECLIENTSEXPECTADAPTERLETSCLASSESWORKTOGETHERTHATCOULDNTOTHERWISEBECAUSEOFINCOMPATIBLEINTERFACESMOTIVATIONSOMETIMESATOOLKITCLASSTHATSDESIGNEDFORREUSEISNTREUSABLEONLYBECAUSEITSINTERFACEDOESNTMATCHTHEDOMAINSPECIFICINTERFACEANAPPLICATIONREQUIRES,ADAPTER模式二,APPLICABILITYUSETHEADAPTERPATTERNWHENYOUWANTTOUSEANEXISTINGCLASS,ANDITSINTERFACEDOESNOTMATCHTHEONEYOUNEEDYOUWANTTOCREATEAREUSABLECLASSTHATCOOPERATESWITHUNRELATEDORUNFORESEENCLASSES,THATIS,CLASSESTHATDONTNECESSARILYHAVECOMPATIBLEINTERFACESOBJECTADAPTERONLYYOUNEEDTOUSESEVERALEXISTINGSUBCLASSES,BUTITSIMPRACTICALTOADAPTTHEIRINTERFACEBYSUBCLASSINGEVERYONEANOBJECTADAPTERCANADAPTTHEINTERFACEOFITSPARENTCLASS,ADAPTER模式三,STRUCTCLASSADAPTEROBJECTADAPTER,ADAPTER模式三,PARTICIPANTSCLIENT、TARGET、ADAPTEE、ADAPTERCOLLABORATIONSCLASSADAPTERDELEGATIONOBJECTADAPTERCONTAINER,ADAPTER模式四,EVALUATION本質上是兩種重用模型CLASSADAPTER無法ADAPTADAPTEE的子類，但是可以重載ADAPTEE的行為OBJECTADAPTER可以ADAPTADAPTEE的所有子類HOWMUCHADAPTINGDOESADAPTERDOPLUGGABLEADAPTERSUSINGTWOWAYADAPTERSTOPROVIDETRANSPARENCY針對CLASSADAPTER，用多重繼承來實現(xiàn),ADAPTER模式五,IMPLEMENTATION使用C繼承機制實現(xiàn)CLASSADAPTER使用內嵌對象技術實現(xiàn)OBJECTADAPTERPLUGGABLEADAPTERS，三種實現(xiàn)方案使用抽象方法定義使用代理對象參數(shù)化技術這三種方法的實質如何在一個類中定義抽象操作，供客戶插入HOOK技術,ADAPTER模式六,RELATEDPATTERNSBRIDGEDECORATORPROXYEXAMPLESDRAWCLICOLEDRAWOBJCSTLCOM中的SITE,模式8BRIDGE一,ALIASESHANDLE/BODYINTENTDECOUPLEANABSTRACTIONFROMITSIMPLEMENTATIONSOTHATTHETWOCANVARYINDEPENDENTLYMOTIVATION要做到“抽象接口與實現(xiàn)分離”，最常用的辦法是定義一個抽象類，然后在子類中提供實現(xiàn)。也就是說，用繼承機制達到“抽象接口與實現(xiàn)分離”但是這種方法不夠靈活，繼承機制把實現(xiàn)與抽象部分永久地綁定起來，要想獨立地修改、擴展、重用抽象接口與實現(xiàn)都非常困難。,BRIDGE模式二,APPLICABILITYUSETHEBRIDGEPATTERNWHEN編譯時刻無法確定抽象接口與實現(xiàn)之間的關系抽象部分與實現(xiàn)部分都可以通過子類化而擴展對一個實現(xiàn)的修改不影響客戶無須重新編譯在C中，對客戶完全隱瞞實現(xiàn)細節(jié)因為擴展的原因，需要把一個類分成兩部分，以便靈活組合在多個對象之間共享數(shù)據(jù)，但客戶不需要知道,BRIDGE模式三,STRUCTPARTICIPANTSCLIENT,ABSTRACTION,REFINEDABSTRACTION,IMPLEMENTOR,CONCRETEIMPLEMENTORCOLLABORATIONS,BRIDGE模式四,EVALUATION抽象部分與實現(xiàn)部分的分離，可以在運行時刻連接起來二進制兼容性提高可擴充性抽象與實現(xiàn)兩部分可以單獨擴充對客戶隱藏實現(xiàn)細節(jié),BRIDGE模式五,IMPLEMENTATIONONLYONEIMPLEMENTORCREATINGTHERIGHTIMPLEMENTOROBJECT如何創(chuàng)建根據(jù)客戶環(huán)境，或者通過FACTORYSHARINGIMPLEMENTORS資源管理引用計數(shù)技術USINGMULTIPLEINHERITANCE,BRIDGE模式六,RELATEDPATTERNSABSTRACTFACTORY可以用來創(chuàng)建和配置BRIDGE模式與ADAPTER模式的區(qū)別EXAMPLESHANDLE文件HANDLE、窗口HANDLE,插HANDLE/BODY,CLASSSTRINGREP{FRIENDCLASSSTRINGSTRINGREPCONSTCHARSSTRINGREPINTCOUNTCHARREP}CLASSSTRING{PUBLICSTRINGSTRINGCONSTSTRINGSTRINGSTRINGSTRINGCONSTCHARSPRIVATESTRINGREPREP},COUNTEDHANDLE/BODY,模式9COMPOSITE一,INTENTCOMPOSEOBJECTSINTOTREESTRUCTURESTOREPRESENTPARTWHOLEHIERARCHIESCOMPOSITELETSCLIENTSTREATINDIVIDUALOBJECTSANDCOMPOSITIONSOFOBJECTSUNIFORMLYMOTIVATION一些部件對象經過組合構成的復合部件對象仍然具有單個部件對象的接口，這樣的復合部件對象被稱為“容器CONTAINER”復合部件與單個部件具有同樣的接口，所有接口包含兩部分單個部件的功能、管理子部件的功能遞歸組合,COMPOSITE模式二,APPLICABILITYUSETHECOMPOSITEPATTERNWHENYOUWANTTOREPRESENTPARTWHOLEHIERARCHIESOFOBJECTSYOUWANTCLIENTSTOBEABLETOIGNORETHEDIFFERENCEBETWEENCOMPOSITIONSOFOBJECTSANDINDIVIDUALOBJECTSCLIENTSWILLTREATALLOBJECTSINTHECOMPOSITESTRUCTUREUNIFORMLY,COMPOSITE模式三,STRUCTPARTICIPANTSCLIENT,COMPONENT,LEAF,COMPOSITECOLLABORATIONS,典型的COMPOSITE對象結構,COMPOSITE模式四,EVALUATIONDEFINESCLASSHIERARCHIESCONSISTINGOFPRIMITIVEOBJECTSANDCOMPOSITEOBJECTS。定義了包含LEAF對象和COMPOSITE對象的類層次接口。遞歸結構MAKESTHECLIENTSIMPLE?？蛻粢恢碌靥幚韽秃蠈ο蠛蛦蝹€對象MAKESITEASIERTOADDNEWKINDSOFCOMPONENTS。易于增加新類型的組件CANMAKEYOURDESIGNOVERLYGENERAL。使得系統(tǒng)過于一般化，無法限制類型的組合，可以在運行時刻通過類型檢查加以彌補,COMPOSITE模式五,IMPLEMENTATIONEXPLICITPARENTREFERENCESSHARINGCOMPONENTSMAXIMIZINGTHECOMPONENTINTERFACEDECLARINGTHECHILDMANAGEMENTOPERATIONSSHOULDCOMPONENTIMPLEMENTALISTOFCOMPONENTSCHILDORDERINGCACHINGTOIMPROVEPERFORMANCEWHOSHOULDDELETECOMPONENTSWHATSTHEBESTDATASTRUCTUREFORSTORINGCOMPONENTS,COMPOSITE模式六,RELATEDPATTERNSDECORATOR、FLYWEIGHT、ITERATOR、VISITOREXAMPLES廣泛應用于OO領域MFC中的CWND組件層次ACTIVEXCONTAINER,模式10FACADE一,INTENTPROVIDEAUNIFIEDINTERFACETOASETOFINTERFACESINASUBSYSTEMFACADEDEFINESAHIGHERLEVELINTERFACETHATMAKESTHESUBSYSTEMEASIERTOUSEMOTIVATION使系統(tǒng)的各子系統(tǒng)之間的關聯(lián)最小，引入一個FACADE對象，為子系統(tǒng)提供一個簡單的、泛化的設施,FACADE模式二,APPLICABILITYUSETHEFACADEPATTERNWHEN為一個復雜的子系統(tǒng)提供一個簡單接口時。子系統(tǒng)往往會非常復雜，但是其接口應該盡可能地簡單，特別是對于一般用戶而言客戶與抽象類的實現(xiàn)部分之間必然存在一定的依賴性，F(xiàn)ACADE可以降低這種依賴性在多個子系統(tǒng)的結構中，使用FACADE模式定義子系統(tǒng)的入口點，有助于降低各子系統(tǒng)之間的依賴性,FACADE模式三,STRUCTPARTICIPANTSFACADE,SUBSYSTEMCLASSESCOLLABORATIONS,FACADE模式四,EVALUATION簡化子系統(tǒng)的接口，方便客戶使用子系統(tǒng)化“緊耦合”為“松耦合”實現(xiàn)組件軟件的關鍵技術FACADE模式并不限制客戶直接訪問子系統(tǒng)的內部類和對象IMPLEMENTATION以抽象類的形式定義FACADE，進一步DECOUPLE，從而完全隔離子系統(tǒng)的細節(jié)PUBLICVERSUSPRIVATESUBSYSTEMCLASSES,FACADE模式五,RELATEDPATTERNSFACADE對象的創(chuàng)建SINGLETON、ABSTRACTFACTORYEXAMPLES,模式11FLYWEIGHT一,INTENTUSESHARINGTOSUPPORTLARGENUMBERSOFFINEGRAINEDOBJECTSEFFICIENTLYMOTIVATION當對象的粒度太小的時候，大量對象將會產生巨大的資源消耗，因此考慮用共享對象FLYWEIGHT來實現(xiàn)邏輯上的大量對象。FLYWEIGHT對象可用于不同的CONTEXT中，本身固有的狀態(tài)不隨CONTEXT發(fā)生變化，而其他的狀態(tài)隨CONTEXT而變化,FLYWEIGHT模式二,APPLICABILITYUSETHEFLYWEIGHTPATTERNWHENALLOFTHEFOLLOWINGARETRUEANAPPLICATIONUSESALARGENUMBEROFOBJECTSSTORAGECOSTSAREHIGHBECAUSEOFTHESHEERQUANTITYOFOBJECTSMOSTOBJECTSTATECANBEMADEEXTRINSICMANYGROUPSOFOBJECTSMAYBEREPLACEDBYRELATIVELYFEWSHAREDOBJECTSONCEEXTRINSICSTATEISREMOVEDTHEAPPLICATIONDOESNTDEPENDONOBJECTIDENTITYSINCEFLYWEIGHTOBJECTSMAYBESHARED,IDENTITYTESTSWILLRETURNTRUEFORCONCEPTUALLYDISTINCTOBJECTS,FLYWEIGHT模式三,STRUCT,FLYWEIGHT模式四,STRUCT續(xù)PARTICIPANTSCLIENT,FLYWEIGHT,CONCRETEFLYWEIGHT,FLYWEIGHTFACTORY,UNSHAREDCONCRETEFLYWEIGHTCOLLABORATIONS,FLYWEIGHT模式五,EVALUATION把對象的狀態(tài)分開INTRINSICANDEXTRINSIC節(jié)約存儲空間內部狀態(tài)的共享節(jié)約了大量空間，外部狀態(tài)可通過計算獲得從而進一步節(jié)約空間FLYWEIGHT與COMPOSITE結合。FLYWEIGHT為LEAF節(jié)點，并且父節(jié)點只能作為外部狀態(tài)IMPLEMENTATIONREMOVINGEXTRINSICSTATE，盡可能做到實時計算通過一個小的數(shù)據(jù)結構MANAGINGSHAREDOBJECTS，客戶不能直接實例化FLYWEIGHT，必須通過管理器，例如FLYWEIGHTFACTORY。FLYWEIGHT的生命周期管理，引用計數(shù)和回收,FLYWEIGHT模式六,RELATEDPATTERNS與COMPOSITE模式組合可以用FLYWEIGHT實現(xiàn)STATE和STRATEGY模式中的對象EXAMPLESEXCEL中CELL的管理IOLEITEMCONTAINER接口允許客戶發(fā)現(xiàn)每一個CELL對象用FLYWEIGHT實現(xiàn)CELL對象TEAROFF技術對狀態(tài)的有效管理是對象技術的一個進步“DESIGNPATTERNS”中提到的文檔編輯器的例子,STRUCTURALPATTERNSDECORATOR,STRUCTURALPATTERNSPROXY,STRUCTURALPATTERNS小結,ADAPTER、BRIDGE、FACADEADAPTER用于兩個不兼容接口之間的轉接BRIDGE用于將一個抽象與多個可能的實現(xiàn)連接起來FACADE用于為復雜的子系統(tǒng)定義一個新的簡單易用的接口COMPOSITE、DECORATOR和PROXYCOMPOSITE用于構造對象組合結構DECORATOR用于為對象增加新的職責PROXY為目標對象提供一個替代者FLYWEIGHT針對細粒度對象的一種全局控制手段,BEHAVIORALPATTERNS,CHAINOFRESPONSIBILITYCOMMANDINTERPRETERITERATORMEDIATORMEMENTOOBSERVERSTATESTRATEGYTEMPLATEMETHODVISITOR,模式12COMMAND一,ALIASESACTION,TRANSACTIONFUNCTORFUNCTIONOBJECTINTENTENCAPSULATEAREQUESTASANOBJECT,THEREBYLETTINGYOUPARAMETERIZECLIENTSWITHDIFFERENTREQUESTS,QUEUEORLOGREQUESTS,ANDSUPPORTUNDOABLEOPERATIONSMOTIVATION把請求信息和請求執(zhí)行過程封裝起來FRAMEWORK往往需要把命令請求與處理請求的對象分開，COMMAND模式可以把調用操作的對象與操作的目標對象分開允許通過多種途徑調用同一個請求。請求的重用,COMMAND模式二,APPLICABILITYUSETHECOMMANDPATTERNWHENPARAMETERIZEOBJECTSBYANACTIONTOPERFORM，代替回調SPECIFY,QUEUE,ANDEXECUTEREQUESTSATDIFFERENTTIMESSUPPORTUNDOSUPPORTLOGGINGCHANGESSOTHATTHEYCANBEREAPPLIEDINCASEOFASYSTEMCRASHSTRUCTUREASYSTEMAROUNDHIGHLEVELOPERATIONSBUILTONPRIMITIVESOPERATIONSTRANSACTIONS,COMMAND模式三,STRUCTPARTICIPANTSCLIENT,COMMAND、CONCRETECOMMAND、INVOKER、RECEIVER,COMMAND模式四,COLLABORATIONS,COMMAND模式五,EVALUATIONCOMMANDDECOUPLESTHEOBJECTTHATINVOKESTHEOPERATIONFROMTHEONETHATKNOWSHOWTOPERFORMITCOMMANDSAREFIRSTCLASSOBJECTSTHEYCANBEMANIPULATEDANDEXTENDEDLIKEANYOTHEROBJECTYOUCANASSEMBLECOMMANDSINTOACOMPOSITECOMMANDANEXAMPLEISMACROCOMMANDITSEASYTOADDNEWCOMMANDS,BECAUSEYOUDONTHAVETOCHANGEEXISTINGCLASSESIMPLEMENTATIONHOWINTELLIGENTSHOULDACOMMANDBESUPPORTINGUNDOANDREDOAVOIDINGERRORACCUMULATIONINTHEUNDOPROCESSUSINGCTEMPLATES,COMMAND模式六,RELATEDPATTERNSCOMPOSITE模式可用來實現(xiàn)COMMAND組合為實現(xiàn)UNDO/REDO，可以用其他行為模式來管理狀態(tài)，如MEMENTO模式。COMMAND被放到HISTORYLIST之前，可以用PROTOTYPE模式復制自身EXAMPLES,模式13ITERATOR一,ALIASESCURSORINTENTPROVIDEAWAYTOACCESSTHEELEMENTSOFANAGGREGATEOBJECTSEQUENTIALLYWITHOUTEXPOSINGITSUNDERLYINGREPRESENTATIONMOTIVATIONANAGGREGATEOBJECTSUCHASALISTSHOULDGIVEYOUAWAYTOACCESSITSELEMENTSWITHOUTEXPOSINGITSINTERNALSTRUCTURESEPARATINGTHETRAVERSALMECHANISMFROMTHELISTOBJECTLETSUSDEFINEITERATORSFORDIFFERENTTRAVERSALPOLICIESWITHOUTENUMERATINGTHEMINTHELISTINTERFACE,ITERATOR模式二,APPLICABILITYUSETHEITERATORPATTERNWHENTOACCESSANAGGREGATEOBJECTSCONTENTSWITHOUTEXPOSINGITSINTERNALREPRESENTATIONTOSUPPORTMULTIPLETRAVERSALSOFAGGREGATEOBJECTSTOPROVIDEAUNIFORMINTERFACEFORTRAVERSINGDIFFERENTAGGREGATESTRUCTURESTHATIS,TOSUPPORTPOLYMORPHICITERATION,ITERATOR模式三,STRUCTPARTICIPANTSITERATOR、CONCRETEITERATOR、AGGREGATE、CONCRETEAGGREGATECOLLABORATIONS,ITERATOR模式四,EVALUATIONITSUPPORTSVARIATIONSINTHETRAVERSALOFANAGGREGATEITERATORSSIMPLIFYTHEAGGREGATEINTERFACEMORETHANONETRAVERSALCANBEPENDINGONANAGGREGATEIMPLEMENTATION實現(xiàn)可以非常靈活WHOCONTROLSTHEITERATIONEXTERNALITERATORVERSUSINTERNALITERATORWHODEFINESTHETRAVERSALALGORITHMAGGREGATE本身定義算法CURSORMODEITERATOR定義算法ITERATOR如何訪問數(shù)據(jù)HOWROBUSTISTHEITERATOR,ITERATOR模式五,IMPLEMENTATION續(xù)ADDITIONALITERATOROPERATIONS基本操作FIRST,NEXT,ISDONE,ANDCURRENTITEMUSINGPOLYMORPHICITERATORSITERATOR資源釋放ITERATORSMAYHAVEPRIVILEGEDACCESSITERATORSFORCOMPOSITES適合于INTERNALITERATOR或者CURSOR方式的ITERATORNULLITERATORS,ITERATOR模式六,RELATEDPATTERNSCOMPOSITEITE
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