设计模式:一、设计模式简介

李先生 2020年08月09日 97次浏览

设计模式简介

目标:

  • 理解松耦合设计思想
  • 掌握面向对象设计原则
  • 掌握重构技法改善设计
  • 掌握GOF核心设计模式

一、什么是设计模式

“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题以及该问题的解决方案的核心。这样,你就能一次又一次地使用该方案而不必重复劳动。”

二、GOF设计模式

  • 历史性著作《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书中描述了23种经典面向对象设计模式,创立了模式在软件设计中的地位。
  • 由于《设计模式》一书确定了设计模式的地位,通常所说的设计模式隐含地表示“面向对象设计模式”。但这并不意味着“设计模式”就等于“面向对象设计模式”。

三、从面向对象谈起

image20200809101809366.png

四、深入理解面向对象

向下:深入理解三大面向对象机制

  • 封装,隐藏内部实现
  • 继承,复用现有代码
  • 多态,改写对象行为

向上:深刻把握面向对象机制所带来的抽象意义,理解如何使用 这些机制来表达现实世界,掌握什么是“好的面向对象设计”

五、软件设计固有的复杂性

建筑商从来不会去想给一栋已建好的100层高的 楼房底下再新修一个小地下室——这样做花费 极大而且注定要失败。然而令人惊奇的是,软件 系统的用户在要求作出类似改变时却不会仔细考 虑,而且他们认为这只是需要简单编程的事。 ——Object-Oriented Analysis and Design with Applications

六、软件设计复杂的根本原因

变化

  • 客户需求的变化
  • 技术平台的变化
  • 开发团队的变化
  • 市场环境的变化
  • 等等

七、如何解决复杂性?

分解:人们面对复杂性有一个常见的做法:即分而治之,将大问题分 解为多个小问题,将复杂问题分解为多个简单问题。

结构化设计,对于同一问题的不同具体案例使用分而治之的策略去实现 比如画一个图形 那么去考虑图形可以分成圆形、矩形等等,然后对不同的具体进行分别考虑,分别设计,然后完成绘制图形的大目标

//Shape1.h

class Point{
public:
	int x;
	int y;
};

class Line{
public:
	Point start;
    Point end;

	Line(const Point& start, const Point& end){
        this->start = start;
        this->end = end;
    }

};

class Rect{
public:
	Point leftUp;
    int width;
	int height;

	Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
        this->leftUp = leftUp;
        this->width = width;
		this->height = height;
    }

};

//增加
class Circle{


};
 


//MainForm1.cpp

class MainForm : public Form {
private:
	Point p1;
	Point p2;

	vector<Line> lineVector;
	vector<Rect> rectVector;
	//改变
	vector<Circle> circleVector;

public:
	MainForm(){
		//...
	}
protected:

	virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);
	virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);
	virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);
};


void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
	p1.x = e.X;
	p1.y = e.Y;

	//...
	Form::OnMouseDown(e);
}

void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
	p2.x = e.X;
	p2.y = e.Y;

	if (rdoLine.Checked){
		Line line(p1, p2);
		lineVector.push_back(line);
	}
	else if (rdoRect.Checked){
		int width = abs(p2.x - p1.x);
		int height = abs(p2.y - p1.y);
		Rect rect(p1, width, height);
		rectVector.push_back(rect);
	}
	//改变
	else if (...){
		//...
		circleVector.push_back(circle);
	}

	//...
	this->Refresh();

	Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){

	//针对直线
	for (int i = 0; i < lineVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawLine(Pens.Red,
			lineVector[i].start.x, 
			lineVector[i].start.y,
			lineVector[i].end.x,
			lineVector[i].end.y);
	}

	//针对矩形
	for (int i = 0; i < rectVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawRectangle(Pens.Red,
			rectVector[i].leftUp,
			rectVector[i].width,
			rectVector[i].height);
	}

	//改变
	//针对圆形
	for (int i = 0; i < circleVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawCircle(Pens.Red,
			circleVector[i]);
	}

	//...
	Form::OnPaint(e);
}


抽象:更高层次来讲,人们处理复杂性有一个通用的技术,即抽象。 由于不能掌握全部的复杂对象,我们选择忽视它的非本质细节, 而去处理泛化和理想化了的对象模型。

面向对象设计,对于一个大问题,先去掉不重要或者不核心的细枝末节,然后对问题进行统一化提取,选出其中核心的、可复用的部分,将其设计成为父类,然后再通过继承、多态去将其一一实例化,用此方法去添枝加叶,得到绘制圆形、矩形等详细的功能

但是,随着需求的不断变更,系统功能也是需要随着一起变更的。

  • 当使用分解来完成任务时,需要对新加入的问题进行额外的分类考虑。如新加入一个三角形的绘制,那么我们需要考虑三角形拥有的属性,然后根据此属性去创建数据结构去描述他,然后再去实现他拥有的功能。这样需要对整个绘制流程的每一个细节都进行改动并添加如果是三角形的情况下应该如何处理。在工程中的体现为,需要在涉及此任务的所有文件中进行一一改动去考虑这个变化带来的影响。
  • 当使用抽象来完成任务时,初期需要使用一些代码去构造父类,然后去继承等等,项目很小的话代码量是比分解更多的,但是当有了新的需求之后,我们对原系统进行修改时,只需要通过继承父类,然后去实现一下三角形特殊的地方,只需要对该子类进行新的创建,然后其余代码里的其他逻辑,由于是抽象之后他们共有的,所以在整体流程上是不需要改动的,一般在工程中的体现为新建一个文件去实现三角形即可,并不需要再对其他文件进行修改。
//Shape.h
class Shape{
public:
	virtual void Draw(const Graphics& g)=0;
	virtual ~Shape() { }
};


class Point{
public:
	int x;
	int y;
};

class Line: public Shape{
public:
	Point start;
	Point end;

	Line(const Point& start, const Point& end){
		this->start = start;
		this->end = end;
	}

	//实现自己的Draw,负责画自己
	virtual void Draw(const Graphics& g){
		g.DrawLine(Pens.Red, 
			start.x, start.y,end.x, end.y);
	}

};

class Rect: public Shape{
public:
	Point leftUp;
	int width;
	int height;

	Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
		this->leftUp = leftUp;
		this->width = width;
		this->height = height;
	}

	//实现自己的Draw,负责画自己
	virtual void Draw(const Graphics& g){
		g.DrawRectangle(Pens.Red,
			leftUp,width,height);
	}

};

//增加
class Circle : public Shape{
public:
	//实现自己的Draw,负责画自己
	virtual void Draw(const Graphics& g){
		g.DrawCircle(Pens.Red,
			...);
	}

};


//MainForm2.cpp


class MainForm : public Form {
private:
	Point p1;
	Point p2;

	//针对所有形状
	vector<Shape*> shapeVector;

public:
	MainForm(){
		//...
	}
protected:

	virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);
	virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);
	virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);
};


void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
	p1.x = e.X;
	p1.y = e.Y;

	//...
	Form::OnMouseDown(e);
}

void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
	p2.x = e.X;
	p2.y = e.Y;

	if (rdoLine.Checked){
		shapeVector.push_back(new Line(p1,p2));
	}
	else if (rdoRect.Checked){
		int width = abs(p2.x - p1.x);
		int height = abs(p2.y - p1.y);
		shapeVector.push_back(new Rect(p1, width, height));
	}
	//改变
	else if (...){
		//...
		shapeVector.push_back(circle);
	}

	//...
	this->Refresh();

	Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){

	//针对所有形状
	for (int i = 0; i < shapeVector.size(); i++){

		shapeVector[i]->Draw(e.Graphics); //多态调用,各负其责
	}

	//...
	Form::OnPaint(e);
}


八、软件设计的目标

什么是好的软件设计?软件设计的金科玉律: 复用!!!复用!!!复用!!!

本笔记记录于于B站李建忠老师的课程,