Facade外观模式(结构型模式)
一、系统的复杂度
假设我们需要开发一个坦克模拟系统用于模拟坦克车在各种作战环境中的行为,其中坦克系统由引擎、控制器、车轮、车身等各子系统构成。
如何使用这样的系统
二、动机
上述A方案的问题在于组件的客户(即外部接口,或客户程序)和组件中各种复杂的子系统有了过多的耦合,随着外部客户程序和各子系统的演化,这种过多的耦合面临很多变化的挑战。
如何简化外部客户程序和系统间的交互接口?如何将外部客户程序的演化和内部子系统的变化之间的依赖相互解耦? 三、意图
为子系统中的一组接口提供一个一致的界面,Facade模式定义了一个高层接口,这个接口使得这一子系统更加容易使用。 四、要点
从客户程序的角度来看,Facade模式不仅简化了整个组件系统的接口,同时对于组件内部与外部客户程序来说,从某种程度上也达到了一种“解耦”的效果——内部子系统的任何变化不会影响到Facade接口的变化。
Facade设计模式更注重从架构的层次去看整个系统,而不是单个类的层次。Facade很多时候更是一种架构设计模式。
注意区分Facade模式、Adapter模式、Bridge模式与Decorator模式: Facade模式注重简化接口 Adapter模式注重转换接口
Bridge模式注重分离接口(抽象)与其实现
Decorator模式注重稳定接口的前提下为对象扩展功能
internal class Wheel {
public void WAction1(); public void WAction2(); }
internal class Engine {
public void EAction1(); public void EAction2(); }
internal class Bodywork {
public void BAction1(); public void BAction2(); }
internal class Controller {
public void CAction1(); public void CAction2(); }
public class TankFaacade {
Wheel[] wheels = new Wheel[4]; Engine[] engine = new Engine[4]; Bodywork bodywork = new Bodywork(); Controller controller = new Controller(); public void Start(); public void Stop(); }
Flyweight享元模式(结构型模式)
一、面向对象的代价
面向对象很好地解决了系统抽象性的问题,同时在大多数情况下,也不会损及系统的性能。但是,在某些特殊的应用中,由于对象的数量太大,采用面向对象会给系统带来难以承受的内存开销。比如图形应用中的图元等对象、字处理应用中的字符对象等。
二、动机
采用纯粹对象方案的问题在于大量细粒度的对象会很快充斥在系统中,从而带来很高的运行时代价——主要指内存需求方面的代价。 如何在避免大量细粒度对象问题的同时,让外部客户程序仍然能够透明地使用面向对象的方式来进行操作? 三、意图
运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。 四、要点
面向对象很好地解决了抽象性的问题,但是作为一个运行在机器中的程序实体,我们需要考虑对象的代价问题。Flyweight设计模式主要解决面向对象的代价问题,一般不触及面向对象的抽象性问题。
Flyweight采用对象共享的做法来降低系统中对象的个数,从而降低细粒度对象给系统带来的内存压力。在具体实现方面,要注意对象状态的处理。
对象的数量太大从而导致对象内存开销加大——什么样的数量才算大?这需要我们仔细的根据具体应用情况进行评估,而不能凭空臆断。
Proxy代理模式(结构型模式)
一、直接与间接
人们对于复杂的软件系统常常有一种处理手法,即增加一层间接层,从而对系统获得一种更为灵活、满足特定需求的解决方案。
假设A要访问B三次。如果A和B是分布式中的两个机器,那么A需要跨机器调用B三次就不是很好。如果在A和B之间加一个代理对象C,并且A和C处于同一个地址空间,即同一个机器。那么A和C之间通讯是非常高效的,现在A和C之间调用三次,到某个触发点的时候,和B只需要一次的通讯,这样性能就会好很多。这样做还有一个好处,即A不需要再知道分布式通讯的内容了。
现实生活中,其实操作系统就是软件和硬件之间的代理。 二、动机
在面向对象系统中,有些对象由于某种原因(比如对象创建的开销很大,或者某些操作需要安全控制,或者需要进程外的访问等),直接访问会给使用者、或者系统结构带来很多麻烦。 如何在不失去透明操作对象的同时来管理/控制这些对象特有的复杂性?增加一层间接层是软件开发中常见的解决方式。 三、意图
为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。 四、要点
“增加一层间接层”是软件系统中对许多复杂问题的一种常见解决方法。在面向对象系统中,直接使用某些对象会来带很多问题,作为间接层的Proxy对象便是解决这一问题的常用手段。 具体Proxy设计模式的实现方法、实现粒度都相差很大,有些可能对单个对象做细粒度的控制,如copy-on-write技术,有些可能对组件模块提供抽象代理层,在架构层次对对象做Proxy。 Proxy并不一定要求保持接口的一致性,只要能够实现间接控制,有时候损及一些透明性是可以接受的。
Template Method 模版方法(行为型模式)
一、动机
在软件构建过程中,对于某一项任务,它常常有稳定的整体操作结构,但各个子步骤却有很多改变的需求,或者由于固有的原因(比如框架与应用之间的关系)而无法和任务的整体结构同时实现。
如何在确定稳定操作结构的前提下,来灵活应对各个子步骤的变化或者晚期实现需求? 二、意图
定义一个操作中的算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类中。Template Method使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。 三、要点
Template Method模式是一种非常基础性的设计模式,在面向对象系统中有着大量的应用。它用最简洁的机制(虚函数的多态性)为很多应用程序框架提供了灵活的扩展,是代码复用方面的基本实现结构。
除了可以灵活应对子步骤的变化外,“Don't call me, let me call you(不要调用我,让我来调用你)”的反向控制结构是Template Method的典型应用。
在具体实现方面,被Template Method调用的虚方法可以具有实现,也可以没有任何实现(抽象方法、纯虚方法),但一般推荐将它们设置为protected方法。
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