利用UML描述常见的几种设计模式

二十三种设计模式0 引言谈到设计模式，绝对应该一起来说说重构。

重构给我们带来了什么？除了作为对遗留代码的改进的方法，另一大意义在于，可以让我们在写程序的时候可以不需事先考虑太多的代码组织问题，当然这其中也包括了应用模式的问题。

尽管大多数开发者都已经养成了写代码前先从设计开始的习惯，但是，这种程度的设计，涉及到到大局、到总体架构、到主要的模块划分我觉得就够了。

换句话说，这时就能写代码了。

这就得益于重构的思想了。

如果没有重构的思想，有希望获得非常高质量的代码，我们就不得不在开始写代码前考虑更多其实并非非常稳定的代码组织及设计模式的应用问题，那开发效率当然就大打折扣了。

在重构和设计模式的合理应用之下，我们可以相对较早的开始写代码，并在功能尽早实现的同时，不断地通过重构和模式来改善我们的代码质量。

所以，下面的章节中，在谈模式的同时，我也会谈谈关于常用的这些模式的重构成本的理解。

重构成本越高意味着，在遇到类似的问题情形的时候，我们更应该提前考虑应用对应的设计模式，而重构成本比较低则说明，类似的情形下，完全可以先怎么方便，怎么快怎么写，哪怕代码不是很优雅也没关系，回头再重构也很容易。

1 创建型1.1FactoryMethod思想：Factory Method的主要思想是使一个类的实例化延迟到其子类。

场景：典型的应用场景如：在某个系统开发的较早阶段，有某些类的实例化过程，实例化方式可能还不是很确定，或者实际实例化的对象（可能是需要对象的某个子类中的一个）不确定，或者比较容易变化。

此时，如果直接将实例化过程写在某个函数中，那么一般就是if-else或select-case代码。

如果，候选项的数目较少、类型基本确定，那么这样的if-else还是可以接受的，一旦情形变得复杂、不确定性增加，更甚至包含这个构造过程的函数所在的类包含几个甚至更多类似的函数时，这样的if-else代码就会变得比较不那么容易维护了。

此时，应用本模式，可以将这种复杂情形隔离开，即将这类不确定的对象的实例化过程延迟到子类。

uml表达逻辑模型
UML（统一建模语言）是一种可视化的面向对象建模语言，提供了丰富的图形化表示法，使得开发人员能够更加直观地理解和描述软件系统的结构和行为。

在UML中，逻辑模型主要通过以下几种方式来表达：
1. 类图（Class Diagram）：类图是UML中最基本的图之一，用于描述系统中的类、接口以及它们之间的关系。

类图可以展示类的静态结构，包括属性、方法和关系等，从而帮助开发人员理解系统的逻辑结构。

2. 对象图（Object Diagram）：对象图是类图的一个实例，它展示了在某一特定时间点上系统中对象的快照。

对象图可以帮助开发人员理解系统在运行时的状态和行为。

3. 包图（Package Diagram）：包图用于描述系统中的包以及包之间的关系。

包是一种组织类、接口和其他元素的方式，可以帮助开发人员将系统划分为更小、更易于管理的部分。

4. 组件图（Component Diagram）：组件图用于描述系统中的组件以及它们之间的关系。

组件是系统中的可替换部分，可以执行特定的功能。

组件图可以帮助开发人员理解系统的物理结构和部署方式。

除了以上几种图之外，UML还提供了其他类型的图，如
用例图、顺序图、活动图等，这些图也可以用于描述系统的逻辑模型，但侧重点可能有所不同。

例如，用例图主要用于描述系统的功能需求，而顺序图则用于描述系统中对象之间的交互行为。

总的来说，UML提供了多种图形化表示法来描述系统的逻辑模型，开发人员可以根据需要选择合适的图来描述系统的不同方面。

体系结构设计模型的表示方法体系结构设计模型的表示介绍体系结构设计模型是建立软件系统架构的关键步骤之一。

在设计过程中，如何准确地表示和展示系统的架构是十分重要的。

本文将介绍几种常用的体系结构设计模型的表示方法。

1. UMLUML（统一建模语言）是一种常用的软件工程建模语言，用于表示和描述系统的架构。

UML提供了多种图表，如用例图、类图、组件图、部署图等，能够很好地表示系统的结构和关系。

•用例图：用于描述系统功能和用户之间的交互。

•类图：用于描述系统中的类和它们之间的关系。

•组件图：用于描述系统中的模块和它们的依赖关系。

•部署图：用于描述系统的物理架构和部署方案。

2. 架构图架构图是一种更高层次的表示方法，它能够直观地展示系统的组成部分和它们之间的关系。

常见的架构图包括：•静态结构图：用于表示系统的静态组成，如层次结构图、模块图、包图等。

•动态行为图：用于表示系统的动态行为，如时序图、活动图等。

•部署图：用于描述系统的物理架构和部署方案。

3. 代码注释代码注释是一种简单而直接的体系结构表示方法。

通过在代码中添加注释，可以解释和说明代码的结构和设计思路。

代码注释可以采用各种规范和工具，如Javadoc、XML注释等。

4. 文档文档是另一种常用的体系结构表示方法。

通过编写详细的文档，可以描述系统的组成部分、接口细节、设计原理等，从而帮助人们理解和使用系统。

5. 绘图工具绘图工具是一种辅助工具，可以帮助开发人员创建和编辑各种类型的图表。

常见的绘图工具有Visio、Draw.io、Lucidchart等，它们提供了丰富的图形库和编辑功能，能够高效地创建和修改系统架构图。

总结在体系结构设计过程中，合适的表示方法能够更好地帮助开发人员理解和描述系统的架构。

本文介绍了几种常用的体系结构设计模型的表示方法，包括UML、架构图、代码注释、文档和绘图工具。

开发人员可以根据实际需求选择合适的表示方法，从而更好地设计和开发软件系统。

软件工程中的UML建模和设计模式在软件工程领域中，UML（统一建模语言）建模和设计模式是两个重要的概念。

UML建模是一种用于描述、设计和分析软件系统的标准化语言，而设计模式则是一种被广泛应用的解决软件设计问题的经验总结和最佳实践。

UML建模是软件开发过程中必不可少的一环。

它提供了一种通用的语言和符号，使得开发团队能够更好地理解和沟通软件系统的结构和行为。

UML建模包括用例图、类图、时序图等多种图形表示方式，每种图形都有其特定的用途和表达能力。

通过使用UML建模，开发团队可以更好地理解用户需求，设计合理的软件架构，并将其转化为可执行的代码。

设计模式是一种被广泛应用的解决软件设计问题的经验总结和最佳实践。

它们是在实际开发中被证明有效的解决方案，可以帮助开发人员避免重复造轮子，提高代码的可维护性和可扩展性。

设计模式包括创建型模式、结构型模式和行为型模式三大类。

创建型模式用于创建对象，结构型模式用于描述对象之间的关系，行为型模式用于描述对象之间的交互和通信方式。

常见的设计模式有单例模式、工厂模式、观察者模式等。

UML建模和设计模式在软件工程中的应用是相辅相成的。

UML建模提供了一种描述和设计软件系统的通用语言，而设计模式则提供了一种解决软件设计问题的方法。

通过使用UML建模，开发团队可以更好地理解和沟通软件系统的结构和行为，而设计模式则可以帮助开发人员遵循一种经过验证的最佳实践，提高代码的质量和可维护性。

举个例子来说，假设我们正在开发一个电子商务网站。

通过使用UML建模，我们可以绘制用例图来描述用户和系统之间的交互，类图来描述系统中的各个类和它们之间的关系，时序图来描述用户操作和系统响应的时序关系。

这些图形可以帮助开发团队更好地理解用户需求，并将其转化为可执行的代码。

在设计阶段，我们可以运用设计模式来解决一些常见的软件设计问题。

比如，我们可以使用单例模式来确保系统中只有一个购物车实例，使用工厂模式来创建不同类型的商品对象，使用观察者模式来实现用户对商品的关注和通知功能。

model设计方法模型设计是指在构建一个系统或解决一个问题时，设计和定义模型的过程。

以下是几种常用的模型设计方法：1. 基于UML（统一建模语言）：UML 是一种常用的图形化建模语言，用于描述系统的结构和行为。

通过使用UML 的类图、时序图、活动图等，可以对系统进行可视化建模和设计。

2. 数据流程图：数据流程图是一种描述系统中数据流动和处理过程的图形化表示方法。

它可以显示数据的来源、处理过程和输出，有助于识别系统中的主要组件和数据交互。

3. 状态图：状态图用于描述系统中对象或组件的状态和状态之间的转换。

它可以清晰地展示系统的行为流程和状态变化，有助于分析和设计系统的状态转换逻辑。

4. 事件驱动模型：事件驱动模型是一种基于事件和消息的模型设计方法。

它将系统的功能划分为多个独立的事件和事件处理程序，通过事件的触发和处理来实现系统的功能。

5. 面向对象模型：面向对象模型是一种基于对象和类的模型设计方法。

它将系统的功能划分为多个对象，每个对象具有属性和方法，通过对象之间的交互来实现系统的功能。

6. 数据库模型：数据库模型是用于设计和描述数据库结构的方法。

常见的数据库模型包括层次模型、网络模型、关系模型和对象模型等，它们定义了数据的组织方式、关系和约束。

7. 业务流程建模：业务流程建模是将业务流程可视化的方法，通常使用流程图来描述业务活动、任务和决策的顺序和关系。

它有助于理解和分析业务流程，从而进行系统设计和改进。

以上是一些常见的模型设计方法，每种方法都有其适用的场景和优势。

在实际应用中，可以根据具体的问题和需求选择合适的模型设计方法，以实现系统的高效和可靠性。

13种uml简介、工具及示例UML（Unified Modeling Language）是一种用于软件开发的标准化建模语言，它使用图形表示法来描述软件系统的不同方面。

在软件开发过程中，使用UML可以帮助开发人员更清晰地理解系统的结构和行为，从而更好地进行设计和实现。

UML提供了包括结构模型、行为模型和交互模型在内的多种建模方式，其中每种模型都有各自的符号和语法规则。

通过使用这些模型，开发人员可以将系统分解成不同的部分，然后逐步细化这些部分的设计，以便更好地组织和管理项目。

在UML中，最常用的建模元素包括用例图、类图、时序图、活动图、状态图等。

每种图表都有其特定的用途和表达能力，开发人员可以根据实际需要选择合适的图表进行建模。

除了建模元素外，UML还定义了一系列的建模工具，这些工具可以帮助开发人员更高效地进行建模和分析。

其中一些常用的建模工具包括Enterprise Architect、Rational Rose、StarUML等。

下面将对13种UML简介、工具及示例进行详细介绍：1. 用例图（Use Case Diagram）用例图是UML中描述系统功能和用户交互的基本图表之一。

它用椭圆表示用例，用直线连接用例和参与者，展示了系统外部用户和系统之间的交互。

用例图可以帮助开发人员更清晰地理解系统的功能需求，从而指导系统的设计和实现。

示例：一个简单的在线购物系统的用例图包括用例“浏览商品”、“添加商品到购物车”、“提交订单”等，以及参与者“顾客”和“管理员”。

2. 类图（Class Diagram）类图是UML中描述系统结构和静态关系的基本图表之一。

它用矩形表示类，用线连接类之间的关系，包括关联关系、聚合关系、继承关系等。

类图可以帮助开发人员更清晰地理解系统的对象结构和类之间的关系，从而支持系统的设计和重构。

示例：一个简单的学生信息管理系统的类图包括类“学生”、“课程”、“教师”等，以及它们之间的关系如“选修”、“授课”等。

2.设计模式常⽤的UML图分析（⽤例图、类图与时序图）1-⽤例图概述1. 展现了⼀组⽤例、参与者以及他们之间的关系。

2. ⽤例图从⽤户⾓度描述系统的静态使⽤情况，⽤于建⽴需求模型。

⽤例特征保证⽤例能够正确捕捉功能性需求，判断⽤例是否准确的依据。

1. ⽤例是动宾短语2. ⽤例是相互独⽴的3. ⽤例是由⽤户参与者启动的4. ⽤例要有可观测的执⾏结果5. ⼀个⽤例是⼀个单元参与者 ActorUML中，参与者使⽤⼀个⼩⼈表⽰:1. 参与者为系统外部与系统直接交互的⼈或事务，于系统外部与系统发⽣交互作⽤2. 参与者是⾓⾊⽽不是具体的⼈3. 代表参与者在与系统打交道时所扮演的⾓⾊4. 系统实际运作中，⼀个实际⽤户可能对应系统的多个参与者。

不同⾓⾊也可以只对应⼀个参与者，从⽽代表同⼀参与者的不通实例⽤例 Use Case系统外部可见的⼀个系统功能单元。

系统的功能由系统单元所提供，并通过⼀系列系统单元与⼀个或多个参与者之间交换的消息所表达。

系统单元⽤椭圆表⽰，椭圆中的⽂字简述系统功能:关系 Relationship常见关系类型有关联、泛化、包含和扩展关联 Association表⽰参与者与⽤例之间的通信，任何⼀⽅都可发送或接受消息。

箭头指向：指向消息接收⽅：⼦系统 SubSystem⽤来展⽰系统的⼀部分功能(紧密联系)泛化 Inheritance继承关系，⼦⽤例和⽗⽤例相似，但表现出更特别的⾏为；⼦⽤例将继承⽗⽤例的所有结构、⾏为和关系。

⼦⽤例可以使⽤⽗⽤例的⼀段⾏为，也可以重载它。

⽗⽤例通常是抽象。

箭头指向：指向⽗⽤例2-类图描述系统中的类，以及各个类之间的关系的静态试图。

表⽰类、接⼝以及它们之间的协作关系，⽤于程序设计阶段。

注意:1. 抽象类或抽象⽅法⽤斜体表⽰2. 如果是接⼝，则在类名上⽅加 <<Interface>>3. 字段和⽅法返回值的数据类型⾮必需4. 静态类或静态⽅法加下划线类图实例:类图中的事务及解释如图，类图从上到下分为三部分,分别为类名、属性和操作1. 属性:如果有属性，则每⼀个属性都必须有⼀个名字，另外还可以有其它的描述信息，如可见性、数据类型、缺省值等2. 操作:如果有操作，则每⼀个操作也都有⼀个名字，其它可选的信息包括可见性、参数的名字、参数类型、参数缺省值和操作的返回值的类型等类图中的六种关系1.实现关系 implements (类实现接⼝)⽤空⼼三⾓虚线表⽰2.泛化关系 extends (表⽰⼀般与特殊的关系) is-a⽤空⼼三⾓实线表⽰3.组合关系 (整体与部分的关系) contains-a实⼼菱形实现表⽰eg.有头类、⾝体类与⼈类类三个类，则⼈类类中应包含头类及⾝体类这两个属性，则⼈类类与头类和⾝体的关系即为组合关系。

常见的设计模式及应用场景设计模式是软件开发中常用的一种代码组织和重用的技术。

它提供了一种解决问题的方案，能够帮助开发人员有效地解决常见的设计问题，并提供可维护、可扩展和可重用的软件。

下面是一些常见的设计模式及其应用场景。

1. 单例模式（Singleton Pattern）：单例模式保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

常用于需要共享资源的对象，例如线程池、日志类等。

2. 工厂模式（Factory Pattern）：工厂模式用于创建对象，将对象的创建逻辑与客户端代码分离。

常用于创建复杂的对象或者需要隐藏对象创建过程的场景。

3. 观察者模式（Observer Pattern）：观察者模式定义了对象间的一对多关系，使得当一个对象状态改变时，其所有依赖对象都能收到通知并自动更新。

常用于事件处理、消息通知等场景。

4. 装饰者模式（Decorator Pattern）：装饰者模式在不改变对象原有结构的基础上，动态地为对象添加新的功能。

常用于增强对象的功能或者修改对象的外观。

5. 策略模式（Strategy Pattern）：策略模式定义了一系列算法，并将每个算法都封装起来，使得它们可以相互替换。

常用于根据不同的条件选择不同的算法。

6. 适配器模式（Adapter Pattern）：适配器模式将一个类的接口转换成另一个接口，以满足客户端的需求。

常用于将不兼容的接口进行适配。

7. 外观模式（Facade Pattern）：外观模式提供一个统一的接口，用于访问子系统的一群接口。

常用于简化复杂的子系统调用。

命令模式将一个请求封装成一个对象，使得可以用不同的请求对客户进行参数化。

常用于实现撤销、重做、任务队列等功能。

9. 建造者模式（Builder Pattern）：建造者模式通过将复杂对象的构建逻辑与对象本身分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

常用于创建复杂的对象。

10. 模板方法模式（Template Method Pattern）：模板方法模式定义了一个操作中的算法框架，把一些步骤推迟到子类实现。