設計模式簡介

相信你只要接觸過軟件編程，那么一定聽說過設計模式。所謂設計模式，是為解決特定問題，一套通用的、可重用的軟件設計方案。我們通常所說的設計模式，是針對面向對象語言而言。對于每一位使用面向對象語言的從業者，在學習完該語言的基礎知識后，也一定了解如何編寫面向對象的程序。但是，面向對象究竟有什么好處，我們又應該如何靈活運用面向對象來設計程序呢？

1. 面向對象

面向對象出現之前，程序是面向過程的。兩者在軟件設計上有著很大的不同。
面向過程，我們首要思考邏輯過程是什么，如何設計這個過程。
面向對象，首先要考慮的是有哪些對象，對象有什么行為，最后才是行為的邏輯。

面向對象的可以讓你程序的設計和真實世界更為契合。這會帶來如下優點：

1. 現實世界有千百年積累下來數以萬億計的優秀設計，無論是具體的機械設備，還是方法論，或者工程理論。我們都可以拿來作為軟件設計的參考。
2. 面向對象開發出的軟件，讓其他開發者更容易理解。我們每個人都熟知我們所生活的世界。面向對象可以讓枯燥的代碼更加鮮活，甚至憑你的經驗，也能猜出對象的某個行為應該是怎樣的邏輯。

夸了半天面向對象，你可能會想，面向對象確實不錯，我所使用的語言也是面向對象的，那我編寫的程序天然也就擁有了面向對象的優點。這種想法是錯誤的。語言僅僅是個工具，而面向對象編程是一種思維。如果對面向對象編程沒有深入理解，那么你寫出的程序，也只是披著面向對象的外衣而已。此外，即使你充分理解了面向對象的思維，也不一定能夠靈活運用面向對象解決問題。那么，此時就輪到設計模式出場了！

2. 設計模式來自哪里

設計模式不是憑空想出來的。作為通用的設計方式，設計模式是跨語言的。要想做到跨語言，那么它的根基一定是萬物都要遵守的規律。設計模式來源于真實世界，前輩們通過不斷地歸納總結、實踐，將一些已經存在的設計理論運用于軟件領域，并很好地解決了軟件設計上的問題。最終呈現給我們這些豐富的設計模式。
當我們學習設計模式之后，就可以深刻體會到為什么設計模式來源于真實世界。這里我先舉個例子，比如訂閱者模式。一聽名字你一定可以映射到現實生活中某些類似的方式，比如訂報紙，訂牛奶。訂的人就是訂閱者，送的人就是發布者。發布訂閱的核心思想，再加上軟件的特性，就構成了訂閱者模式。

3. 設計原則

那么使用設計模式能為軟件開發帶來什么好處呢？這要從設計模式的設計原則說起，一般來說有6大原則，如下：

1. 單一職責原則
   顧名思義，一個類最好只有一個職責。這樣的好處是引起類發生變化的原因會很少。我們開發新需求的時候，就會很少去修改這個類。而且職責越單一也越容易被復用。
2. 開閉原則
   軟件應該對擴展開放，對修改關閉。通俗易懂的說，就是你的軟件不能因為加功能，就不斷地修改已有的類。而是應該通過增加類，以插拔的方式來實現。舉個例子，Macbook的變壓器插頭是可以替換的，如果說某一天插口的標準換了，那么蘋果只需要開發一個新的插頭就好了，而不需要重新開發整個變壓器。開閉原則確保了代碼最大程度的可復用性。并且確保了成熟代碼的穩定性。
   
3. 里氏代換原則
   子類型可以替換掉自己的父類。這意味著我們編寫的軟件，所有使用父類的地方，都可以替換為子類對象，而程序的行為不會發生改變。通過里氏代換原則，我們可以實現開閉原則，通過增加子類實現新的功能，而不是不斷地修改父類。在需要的地方則用子類代替父類。如何實現里氏代換原則呢？首先子類不能重寫父類的非抽象方法，一旦重寫了非抽象方法，就會改變父類的行為。但是子類可以增加自己的方法和屬性，以此達到擴展的目的。
4. 依賴倒轉原則
   簡單說就是應該依賴接口，而不是實現。也就是我們常說的面向接口編程。這樣類和類之間就不會直接依賴，從而能夠實現開閉原則。類依賴接口，當需要擴展的時候我們可以替換實現。
5. 迪米特法則
   也稱為最少知道原則。如果兩個類沒有必要直接通信，那么兩個類就沒有必要相互作用?？梢酝ㄟ^第三方來間接調用。類之間的耦合度越弱，越容易被復用。在弱耦合的關系中，一個類的修改，造成的影響會很小。所以我們在做設計的時候需要考慮哪些應該對外暴露，哪些應該封裝起來。不同功能模塊間的調用，應該由更為高層的類來實現，從而屏蔽掉底層的實現。
6. 接口隔離原則
   接口隔離原則指導你如何設計接口。不要讓接口變得臃腫，而是應該把接口按照行為不同細拆。比如你要生產一把可以拼刺刀的步槍，那它應該實現兩個接口，刀的接口和槍的接口。而不是使用一個接口覆蓋所有刀和槍的所有行為。這樣不同的接口可以組合使用。而且如果你只需要刀或者槍的行為，可以單獨實現需要的接口， 不需要實現一個大而全的接口，從而去實現很多用不到的方法。

如果你的代碼滿足以上設計原則，就會更為健壯、靈活和優雅。那么如何做到上面這些原則呢？很簡單，學習好設計模式，靈活運用設計模式解決你的問題。

4. 為什么要學習設計模式

前面已經給出了設計模式的定義----為解決特定的問題，一套通用的、可重用的軟件設計方案。我們面對的問題不一樣，需要選擇不同的設計模式來解決問題。

這就好比木匠有 20 種工具，分別用于做不同的事情。而設計模式就是軟件設計的工具，根據你遇到的問題不同，供你選擇使用。而學習設計模式的目的，就是讓你熟知工具的樣子，工具能夠做什么事情，解決什么樣的問題。當你再遇到設計問題時，自然就會想到采用什么設計模式來解決。

設計模式有多厲害呢？我可以講一個親身經歷，曾經我有一位同事寫了一段代碼來完成一個功能。code review時，我和他說你可以看一下設計模式，這段代碼使用XX模式來實現會更為的優雅。兩天后他找到我說：“設計模式太厲害了！感覺我前幾年代碼都白寫了！” 你不要覺得夸張，他的這個感覺，也是我初學設計模式后的感覺----原來程序還可以這么寫！以前我們解決問題的工具是錘子、斧子，而現在全都是機械化工具。設計模式就是這么神奇的東西。

5. 學習基礎

只要你掌握了一門面向對象的編程語言，并且熟悉面向對象的相關知識即可。當然如果有一定的編程基礎更好。此外需要了解一些UML相關的知識，方便理解類圖。

6. 小結

本節從面向對象講起，講解了什么是設計模式，程序設計的原則有哪些，為什么要學習設計模式。設計模式是寫好程序的根基。我們常常提到代碼要高內聚、松耦合，代碼要健壯等等。這些優秀代碼的特性，全都來自于設計模式。足以見得設計模式的重要性。本小結內容比較多，總結如下：