软件架构设计模式
- 格式:doc
- 大小:37.50 KB
- 文档页数:9
软件架构模式:掌握常见的软件架构模式和设计原则软件架构是软件系统整体结构的框架,负责定义软件系统的各个组成部分之间的关系和交互方式。
在软件开发过程中,选择合适的软件架构模式可以提高软件系统的可维护性、扩展性和性能。
下面我们将介绍一些常见的软件架构模式和设计原则。
1.分层架构模式分层架构模式是将系统分为若干层次,每一层次有各自的功能和责任,各层之间通过明确的接口进行通信。
常见的分层架构包括三层架构和N层架构。
三层架构包括表示层(Presentation Layer)、业务逻辑层(Business Logic Layer)和数据访问层(Data Access Layer),分别负责显示用户界面、处理业务逻辑和与数据存储进行交互。
2. MVC模式MVC(Model-View-Controller)模式是一种将应用程序分为数据模型(Model)、视图(View)和控制器(Controller)三个部分的软件架构模式。
Model负责数据的管理和处理,View负责界面的展示,Controller负责处理用户的输入和决定视图和模型之间的交互。
3.微服务架构微服务架构是一种将一个大型软件系统拆分成多个小型、可独立部署的服务的架构模式。
每个微服务都可以独立开发、部署和运行,各个微服务之间通过API进行通信。
微服务架构可以提高系统的灵活性和可扩展性,有利于团队间的协作和部署的快速迭代。
4.事件驱动架构事件驱动架构是一种基于事件和消息传递的软件架构模式,系统中的各个组件相互之间通过事件的方式进行通信。
当一个组件的状态发生变化时,它会发布一个事件,其他组件可以订阅这个事件并做出相应的响应。
事件驱动架构可以降低系统组件之间的耦合度,提高系统的可扩展性和灵活性。
5.领域驱动设计(DDD)领域驱动设计是一种将软件设计与业务领域相结合的设计方法。
DDD将系统分为领域层、应用层和基础设施层,通过模型驱动的方式建模业务领域,并将业务规则和逻辑体现在软件设计中。
软件架构设计的五种常用模式现在的软件行业中,软件的复杂性和规模越来越大,而软件架构设计可以让我们更好地管理和维护软件系统,以满足业务和技术的需求。
软件架构设计的核心就是选择合适的架构模式,让软件系统在更高的层次上易于使用、扩展和维护。
下面将介绍软件架构设计中的五种常用模式。
一、客户端-服务器模式客户端-服务器模式是最常见的架构模式之一,它使用了两个核心组件:客户端和服务器。
服务器是一个中央处理器,它处理所有的业务逻辑,而客户端则用于接收和呈现数据。
客户端可以是桌面应用程序、Web应用程序或移动应用程序等。
这种模式的最大优势是它的可移植性和可扩展性,因为客户端和服务器是独立的,可以在不影响对方的情况下进行修改和升级。
它也很容易进行并发处理,因为服务器可以同时处理多个客户端的请求。
二、MVC模式MVC(Model-View-Controller)是另一种常见的软件架构模式。
在MVC中,所有的组件都有明确的角色分配:模型(Model)、视图(View)和控制器(Controller)。
模型处理数据和业务逻辑,视图呈现数据并与用户进行交互,控制器协调模型和视图之间的交互。
MVC的优势在于它可以解耦业务逻辑和视图,使得系统更具灵活性和可移植性。
它也很容易进行单元测试和改进,因为它允许各个组件进行独立的测试和修改。
三、面向服务的架构(SOA)面向服务的架构(SOA)是一种分布式系统架构,它将业务逻辑封装在可重用的服务中。
每个服务都提供一组相关的功能并使用标准化的接口进行通信。
客户端通过使用这些服务来访问业务逻辑。
SOA的优势在于它可以支持多种平台和技术,使得系统更具灵活性和可扩展性。
它还可以使开发团队更好地重用和共享代码,从而提高效率和降低成本。
四、微服务架构微服务架构是SOA的一种变体,它将系统拆分成许多小的、独立的服务。
每个服务专注于处理一个特定的需求,并使用标准化的接口进行通信。
这样做可以使得系统更具弹性和可伸缩性,因为每个服务都可以独立部署和升级。
软件设计师中的软件架构与设计模式应用实例软件设计师在开发软件过程中,架构设计和设计模式的应用起着至关重要的作用。
软件架构指的是软件系统的结构,而设计模式则是解决特定问题的经验总结。
本文将通过实际案例,介绍软件设计师在软件架构和设计模式方面的应用实例。
一、软件架构的应用实例1. 分层架构分层架构是一种常见且经典的软件架构设计模式。
通过将软件系统划分为不同的层次,每个层次都有特定的职责,使得软件系统更易于理解和维护。
例如,在一个电商网站的设计中,可以将系统分为表示层、业务逻辑层和数据访问层。
表示层负责与用户的交互,接收用户的请求,并展示相应的页面;业务逻辑层负责处理业务逻辑,调用相应的服务和数据访问层;数据访问层则负责与数据库进行交互,获取所需的数据。
这种分层的设计可以提高代码的可重用性和灵活性。
2. 微服务架构微服务架构是一种将软件系统拆分为一系列松耦合的小服务的架构设计模式。
每个服务都是独立的,可以独立部署和扩展。
例如,在一个电商平台的设计中,可以将用户管理、订单管理、支付管理等功能拆分为不同的微服务。
每个微服务都有自己的数据库和接口,它们可以通过RESTful API或消息队列进行通信。
微服务架构可以提高系统的可伸缩性和可维护性,降低系统的耦合度。
二、设计模式的应用实例1. 工厂方法模式工厂方法模式是一种创建型设计模式,用于创建对象的过程。
它将对象的创建延迟到子类中,以便根据不同的需求创建不同类型的对象。
例如,在一个图形绘制程序的设计中,可以使用工厂方法模式来创建不同类型的图形对象。
定义一个抽象的图形接口,然后创建不同的图形类实现该接口。
通过一个工厂类,根据传入的参数来判断创建哪种类型的图形对象。
工厂方法模式可以提高代码的可扩展性和可维护性,降低代码的耦合度。
2. 观察者模式观察者模式是一种行为型设计模式,用于解决对象之间的一对多依赖关系。
通过定义一对一的依赖关系,当一个对象的状态发生变化时,所有依赖它的对象都会收到通知并自动更新。
软件设计模式与软件架构一、软件设计模式的概念软件设计模式是指在软件开发过程中,经过总结、归纳和演化而形成的一些解决方案的集合。
这些解决方案已被证明是可重用的,并可在不同情形下应用于各种不同的问题。
软件设计模式是一种解决方案的抽象表述,可以用于指导系统的设计和演化。
二、软件设计模式的分类1. 创建型模式创建型模式是用来处理对象的创建过程的模式,试图根据对象的实际情况来选择最佳的创建方式。
创建型模式包括单例模式、工厂模式、抽象工厂模式、建造者模式和原型模式等。
2. 结构型模式结构型模式是关于类和对象组合的模式,通常用来设计对象之间的关联关系。
结构型模式包括适配器模式、装饰器模式、代理模式、组合模式、桥接模式、享元模式和外观模式等。
3. 行为型模式行为型模式是关于对象之间交互的模式,通常用来描述算法和对象之间的责任分配。
行为型模式包括模板方法模式、策略模式、命令模式、职责链模式、状态模式、观察者模式、中介者模式和访问者模式等。
三、软件架构的概念软件架构是指一个软件系统的结构和组成方式,主要描述了软件系统的各个部分之间的关系和通信方式。
软件架构主要分为两个层次,一是表示系统的静态结构,二是表示系统的动态行为。
静态结构包括模块化设计、数据架构、UI和系统规范等,动态行为包括用户需求、系统交互、数据流程和算法运算等。
四、软件架构的分类1. 分层式架构分层式架构主要是将软件系统分为若干个不同层次,并在每一层次上建立一组独立的模块。
每一层次的模块都具有相同的抽象级别,并能够互相通信和调用。
分层式架构通常用于大型系统的开发,可以有效的提高软件的可维护性和可扩展性。
2. 客户端-服务器架构客户端-服务器架构主要是将软件系统分为客户端和服务器两个部分,这两个部分分别负责不同的任务。
客户端负责向用户提供UI和交互功能,而服务器负责数据管理和处理。
客户端-服务器架构通常用于分布式系统的开发,并能够支持多种网络协议和数据传输方式。
软件架构设计的模式与实践案例分析1. 引言软件架构设计在现代软件开发中扮演着重要的角色。
恰当选择和应用合适的架构设计模式可以提高软件的可维护性、可扩展性和性能等方面的质量。
本文将通过分析几个实际案例,介绍常见的软件架构设计模式以及它们的实践应用。
2. 分层架构模式分层架构模式是最常见的软件架构设计模式之一。
它将软件系统分为多个层次,各层次之间通过接口进行通信。
每个层次负责不同的功能,使得系统的耦合度降低,易于维护和扩展。
以一个电子商务平台为例,典型的分层架构包括展示层、业务逻辑层和数据存储层。
3. MVC架构模式MVC(Model-View-Controller)是一种常见的软件架构设计模式,特别适用于Web应用程序。
它通过将应用程序划分为数据模型、用户界面和控制器三个部分,实现了数据和业务逻辑的分离。
当用户与界面交互时,控制器负责处理请求并更新数据模型和视图。
一些知名的Web框架如Spring MVC和Ruby on Rails都采用了MVC架构模式。
4. 事件驱动架构模式事件驱动架构模式是一种基于事件和消息传递的软件架构设计模式。
它将系统组织为多个异步事件处理器,各处理器通过事件和消息进行通信。
当事件发生时,相关的处理器负责处理并触发其他事件。
这种架构适用于高并发场景和松耦合系统。
例如,基于事件驱动架构设计的消息队列系统可以处理大量实时消息。
5. 微服务架构模式微服务架构模式是近年来兴起的一种架构设计模式。
它将大型软件系统拆分为多个小型、自治的服务。
每个服务都独立运行,并通过轻量级的通信机制进行交互。
这种架构设计模式具有高度的可伸缩性和灵活性,容易于进行持续集成和部署。
知名的微服务架构框架包括Spring Cloud和Netflix OSS。
6. 多层架构模式多层架构模式是一种将系统划分为多个逻辑层次的软件架构设计模式。
典型的多层架构包括表示层、业务逻辑层、数据访问层、数据持久层等。
这种架构设计模式可以使得系统的各个层次之间的依赖性降低,提高了系统的可维护性和可扩展性。
架构模式常见的软件架构设计方案在软件开发领域,架构模式是一种用于设计和组织软件系统的概念和模板。
它提供了一组固定的模式和指导原则,可以帮助开发人员解决常见的软件架构问题。
本文将介绍几种常见的软件架构设计方案,包括分层架构、微服务架构、容器化架构以及事件驱动架构。
一、分层架构分层架构是一种常见且易于理解的软件架构设计方案。
它将软件系统划分为多个层次,每个层次都有特定的职责和功能。
典型的分层架构包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。
表示层负责用户界面的展示和交互,业务逻辑层处理业务规则和逻辑,数据访问层负责与数据库或其他数据源进行通信。
二、微服务架构微服务架构是一种基于小型、独立的服务的架构设计方案。
它倡导将软件系统拆分为一组小型的服务,每个服务都运行在独立的进程中,并通过轻量级的通信机制进行交互。
每个微服务都有自己的数据库和业务逻辑,可以独立进行部署和扩展。
微服务架构提供了高度可伸缩性和灵活性,适用于复杂的大规模系统。
三、容器化架构容器化架构是一种通过使用容器技术来组织和管理软件系统的架构设计方案。
容器是一种轻量级的、可隔离的运行环境,可以包含应用程序及其所有的依赖项。
容器化架构使用容器来打包和部署应用程序,提供了一种便捷的方式来实现环境一致性和快速部署。
常见的容器化技术包括Docker和Kubernetes。
四、事件驱动架构事件驱动架构是一种基于事件和消息传递的架构设计方案。
它将软件系统划分为多个松散耦合的组件,组件之间通过事件和消息进行通信和协作。
当一个组件触发了一个事件,其他订阅该事件的组件可以相应地采取行动。
事件驱动架构可以提供更好的松耦合性和可扩展性,适用于需要处理大量并发事件的系统。
综上所述,分层架构、微服务架构、容器化架构以及事件驱动架构是常见的软件架构设计方案。
每种架构方案都有其独特的优势和适用场景,开发人员可以根据具体的项目需求选择合适的架构模式来设计和组织软件系统。
通过合理选择和应用架构模式,可以提高软件系统的可维护性、可测试性和性能表现,从而满足用户的需求。
软件架构设计:选择合适的架构模式在软件开发过程中,选择合适的架构模式对于构建高效、可扩展和可维护的软件系统至关重要。
架构模式是一种在设计阶段用于解决常见问题的通用解决方案,它提供了一种结构化的方法,帮助开发团队组织和管理系统的各个组件。
本文将介绍几种常见的架构模式,并且讨论如何选择合适的架构模式。
首先,我们来介绍一下几种常见的架构模式。
1.分层架构模式:分层架构模式将软件系统划分为多个层次,每个层次负责完成不同的功能。
常见的层次包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。
这种模式的优势是各个层次之间的耦合度较低,易于维护和修改。
2. MVC架构模式:MVC是Model-View-Controller的缩写,是一种将软件系统分为三个部分的架构模式。
Model负责处理逻辑和与数据交互,View负责向用户展示数据,Controller负责协调Model和View 之间的通信。
这种架构模式的优势是松散耦合,易于测试和维护。
3.客户端-服务器架构模式:客户端-服务器架构模式是将软件系统分为两个独立的部分,客户端负责与用户进行交互,服务器负责处理业务逻辑和数据存储。
这种模式的优势是可扩展性和灵活性。
4.微服务架构模式:微服务架构模式将一个大型系统拆分成多个小的、独立的服务。
每个服务都有自己的数据库和接口,可以独立部署和扩展。
这种模式的优势是可伸缩性和灵活性。
选择合适的架构模式需要考虑多个因素。
首先,要考虑系统的规模和复杂性。
如果系统较小且功能简单,可以选择简单的架构模式,如分层架构模式。
而对于大型系统或复杂系统,更适合选择更高级的架构模式,如微服务架构模式。
其次,要考虑系统的可维护性和可扩展性。
如果系统需要经常进行修改和扩展,那么选择松散耦合的架构模式,如MVC架构模式或微服务架构模式,可以更方便地进行系统的修改和扩展。
另外,还要考虑团队成员的技术背景和熟悉度。
团队成员对于某种架构模式是否熟悉和了解,以及是否具备相应的技术能力,也是选择合适的架构模式的考虑因素之一。
软件架构模式与设计模式软件架构模式和设计模式是软件开发中两个重要的概念。
它们分别关注于软件系统的整体结构和单个组件的设计。
本文将介绍软件架构模式与设计模式的含义、区别以及在实际开发中的应用。
一、软件架构模式的概念软件架构模式是指用于解决软件系统整体设计结构的一种模式。
它关注软件系统的分层、组件之间的通信、并发处理等方面的问题。
软件架构模式提供了一种系统的模板,可以应用于不同的应用领域和系统规模。
常见的软件架构模式有MVC(Model-View-Controller)模式、客户端-服务器模式、分布式系统模式等。
其中,MVC模式将软件系统分为模型、视图和控制器三个部分,用于解决用户界面和业务逻辑的分离问题;客户端-服务器模式将软件系统划分为客户端和服务器两个独立的部分,用于解决多用户访问和资源共享的问题;分布式系统模式将软件系统分布到不同的计算机节点上,用于解决系统扩展性和容错性的问题。
二、设计模式的概念设计模式是指在软件组件的设计过程中,针对特定问题的解决方案。
它关注组件之间的交互、对象的创建和管理、算法和数据结构的优化等方面的问题。
设计模式提供了一种通用的设计思路和模板,可以应用于不同的应用场景和复杂度要求。
常见的设计模式有单例模式、工厂模式、观察者模式等。
其中,单例模式用于确保一个类只有一个实例,常用于线程池、日志系统等场景;工厂模式用于创建对象,将对象的创建和使用解耦,常用于库函数和框架的设计;观察者模式用于定义一种一对多的依赖关系,当一个对象状态发生改变时,所有依赖的对象都会收到通知,常用于事件处理和GUI编程。
三、软件架构模式与设计模式的区别软件架构模式和设计模式都是解决软件开发中的问题的方法论,但它们各自关注的层面和问题域不同。
软件架构模式关注的是系统整体结构和组件之间的关系,它负责定义软件系统的静态和动态特性,而不涉及具体组件的实现细节。
软件架构模式通常以模式化的形式存在,是对软件系统整体设计的抽象和总结。
软件设计模式与架构软件设计模式是软件开发中的重要概念之一,它描述了在特定情境下解决问题的经验性模板。
软件设计模式不仅使得软件开发更加高效和可维护,还能提高软件系统的性能和可扩展性。
而软件架构则是软件系统的基本结构和组织方式,它决定了系统的各个组件如何协同工作和相互通信。
1. 软件设计模式软件设计模式分为三种类型:创建型、结构型和行为型。
创建型设计模式主要关注对象的创建过程,包括单例模式、工厂模式和抽象工厂模式等。
结构型设计模式则关注类和对象的组合方式,如适配器模式、代理模式和装饰器模式等。
行为型设计模式则处理对象之间的通信和协作,如观察者模式、策略模式和模板方法模式等。
2. 软件架构软件架构是系统的骨架,决定了系统的各个部分如何相互协作。
常用的软件架构包括三层架构、MVC架构和微服务架构。
三层架构将系统分为表示层、业务逻辑层和数据访问层,实现了模块化和解耦。
MVC架构则将系统分为模型、视图和控制器,实现了数据模型和视图的分离。
而微服务架构则将系统拆分为多个小型服务,每个服务独立运行和部署,实现了弹性和可扩展性。
3. 软件设计模式与架构的关系软件设计模式和架构紧密相关,它们相互支持和影响。
设计模式提供了解决特定问题的模板,而架构决定了系统的整体结构。
使用设计模式可以帮助构建具有良好架构的系统,同时良好的架构也有助于更好地应用设计模式。
4. 示例:三层架构下的设计模式在三层架构中,可以结合多种设计模式来实现系统的不同功能。
4.1. 单例模式单例模式可以用于表示层的控制器,保证每个页面只有一个控制器实例,提高性能和安全性。
4.2. 工厂模式工厂模式可以用于数据访问层,根据不同的数据源类型创建对应的数据访问对象,提供灵活性和可扩展性。
4.3. 观察者模式观察者模式可以用于业务逻辑层,当某个对象的状态发生变化时,通知其他对象进行相应操作,实现松耦合。
4.4. 策略模式策略模式可以用于表示层,根据用户的不同需求选择不同的页面展示策略,提供灵活性和可定制性。
软件架构设计架构模式与分层架构软件架构设计是指在软件开发过程中,为了实现系统的高效运行和易于维护,采用一定的方法和原则对软件系统进行组织和设计的过程。
在软件架构设计中,不同的架构模式和分层架构被广泛应用。
本文将重点讨论软件架构设计中的架构模式和分层架构。
一、架构模式1. 客户端-服务器模式客户端-服务器模式是一种常见的架构模式,其中客户端和服务器之间进行网络通信。
客户端负责发送请求,并接收服务器的响应。
服务器负责处理请求,并提供相应的服务。
这种模式适用于多个客户端同时访问服务器的情况,能够实现系统的分布式处理和资源共享。
2. 分布式架构模式分布式架构模式是一种将系统拆分成多个独立的部分,并在不同的计算机或服务器上运行的架构。
分布式架构模式通过将任务分发到不同的节点来实现系统的并行处理和负载均衡。
这种模式能够提高系统的性能和可扩展性。
3. 微服务架构模式微服务架构模式是一种将系统拆分成多个小型的自治服务的架构。
每个服务都可以独立部署和扩展,并通过网络通信与其他服务进行交互。
微服务架构模式具有松耦合、可独立部署和可伸缩性等优势,适用于复杂的大规模系统。
二、分层架构分层架构是一种将系统划分为多个逻辑层的架构。
每个层都有特定的职责和功能,并且彼此之间通过定义好的接口进行通信。
常见的分层架构包括三层架构和多层架构。
1. 三层架构三层架构由表示层(Presentation Layer)、业务逻辑层(Business Logic Layer)和数据访问层(Data Access Layer)组成。
表示层负责与用户进行交互,接收用户的请求并将结果展示给用户。
业务逻辑层负责处理系统的业务逻辑,包括数据处理、业务规则和流程控制等。
数据访问层负责与数据库进行交互,对数据进行读写操作。
三层架构将系统的不同功能和职责进行了明确的划分,提高了代码的可维护性和可复用性。
2. 多层架构多层架构相比于三层架构,更加细分了系统的层级。
软件架构设计模式软件架构设计模式随着面向对象技术的发展和广泛应用,设计模式不再是一个新兴的名词,它已逐步成为系统架构人员、设计人员、分析人员以及程序开发人员所需掌握的基本技能之一。
设计模式已广泛应用于面向对象的设计和开发,成为面向对象领域的一个重要组成部分。
设计模式通常可分为三类:创建型模式、结构型模式和行为型模式。
1.创建型模式概述创建型模式(Creational Pattern)对类的实例化过程及对象的创建过程进行了抽象,能够使软件模块做到与对象的创建和组织无关。
创建型模式隐藏了对象的创建细节,通过隐藏对象如何被创建和组合在一起达到使整个系统独立的目的。
在掌握创建型模式时,需要回答以下三个问题:创建什么(What)、由谁创建(Who)和何时创建(When)。
创建型模式主要包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、建造者模式、原型模式、单例模式。
以下介绍其中使用频率较高的几种模式,包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式。
1.1 简单工厂模式简单工厂模式(Simple Fatory Pattern),又称静态工厂方法模式(Static Factoty Method Pattern),属于类创建型模式。
在简单工厂模式中,定义一个类,可以根据参数的不同返回不同的类的实例,这些类具有公共的父类和一些公共的方法。
简单工厂模式不属于GoF设计模式,它是最简单的工厂模式。
简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例,这个类称为工厂类,被创建的实例通常都具有共同的父类。
在简单工厂模式中,工厂类包含必要的判断逻辑,决定在什么时候创建哪一个产品类实例,客户端可以免除直接创建产品对象的责任,而仅仅“消费”产品,简单工厂模式通过这种方式实现了对责任的划分。
但是由于工厂类集中了所有产品创建逻辑,一旦不能正常工作,整个系统都要受到影响;同时系统扩展较为困难,一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑,违反了开闭原则,并造成工厂逻辑过于复杂。
正因为简单工厂模式存在种种问题,一般只将它作为学习其他工厂模式的入门,当然在一些并不复杂的环境下也可以直接使用简单工厂模式。
1.2 工厂方法模式工厂方法模式(Factory Method Pattern)也称为工厂模式,又称为虚拟构造器(Virtual Constructor)模式或多态模式,属于类创建型模式。
在工厂方法模式中,父类负责定义创建对象的公共接口,而子类则负责生成具体的对象,这样做的目的是将类的实例化操作延迟到子类中完成,即由子类来决定究竟应该实例化(创建)哪一个类。
在工厂方法模式中,工厂方法用来创建客户所需要的产品,同时还向客户隐藏了哪种具体产品将被实例化这一细节。
工厂方法模式的核心是抽象工厂类,各种具体工厂类继承抽象工厂类并实现在抽象工厂类中定义的工厂方法,从而使得客户只需要关心抽象产品和抽象工厂,完全不用理会返回的是哪一种具体产品,也不用关心它是如何被具体工厂创建的。
在系统加入新产品时,无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口,无须修改客户端,也无须修改其他具体工厂和具体产品,而只要添加一个具体工厂和具体产品即可,这样,系统的可扩展性也就变得非常好,符合开闭原则。
但是在添加新产品时,需要编写新的具体产品类,而且还要提供与之对应的具体工厂类,难免会增加系统类的个数,增加系统的开销。
在以下情况中可以考虑使用工厂方法模式:1) 当客户程序不需要知道使用对象的创建过程;2) 客户程序使用的对象存在变动的可能,或者根本就不知道使用哪一个具体的对象。
1.3 抽象工厂模式抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是所有形式的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形态。
抽象工厂模式提供了一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无须指定它们具体的类。
抽象工厂模式又称为Kit模式,属于对象创建型模式。
抽象工厂模式包含如下角色:抽象工厂、具体工厂、抽象产品、具体产品。
抽象工厂模式隔离了具体类的生成,使得客户并不需要知道什么被创建。
由于这种隔离,更换一个具体工厂就变得相对容易。
所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口,因此只需改变具体工厂的实例,就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。
另外,应用抽象工厂模式可以实现高内聚低耦合的设计目的,因此抽象工厂模式得到了广泛的应用;当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时,它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
这对一些需要根据当前环境来决定其行为的软件系统来说,是一种非常实用的设计模式;增加新的具体工厂和产品族很方便,无须修改已有系统,符合开闭原则。
但是抽象工厂模式也存在一些缺点,在添加新的产品对象时,难以扩展抽象工厂来生产新种类的产品,这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合,要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展,而这将涉及到对抽象工厂角色及其所有子类的修改,显然会带来较大的不便;开闭原则的倾斜性(增加新的工厂和产品族容易,增加新的产品等级结构麻烦)。
以下情况可以考虑使用抽象工厂模式:1) 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节;2) 系统中有多于一个的产品族,而每次只使用其中某一个产品族;3)属于同一个产品族的产品将在一起使用,这一约束必须在系统的设计中体现出来。
4)系统提供一个产品类的库,所有的产品以同样的接口出现,从而使客户端不依赖于具体实现。
例如在Java语言的AWT(抽象窗口工具包)中就使用了抽象工厂模式来实现在不同的操作系统中应用程序呈现与所在操作系统一致的外观界面。
1.4 单例模式单例模式(Singleton Pattern)确保某一个类只有一个实例,而且向这个系统提供这个实例。
单例模式的三个要点:某个类只能有一个实例;它必须自行创建这个实例;必须自行向这个系统提供这个实例。
单例模式依据实例化时机的不同,分为两种模型:饿汉式单例和懒汉式单例。
单例模式也是一种比较常见的设计模式,它有三个方面的作用:1)控制资源的使用,通过线程同步来控制资源的并发访问;2)控制实例产生的数量,达到节约资源的目的。
3)作为通信媒介使用,也就是数据共享,它可以在不建立直接关联的条件下,让多个不相关的两个线程或者进程之间实现通信。
当系统要求一个类只有一个实例时可使用单例模式,单例模式为系统提供了唯一实例的访问,并且可以对单例模式进行扩展获得可变数目的实例,即多例模式。
2.结构型模式概述结构型模式(Structural Pattern)描述如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构。
结构型模式可以描述两种不同的东西:类与类的实例(即对象)。
结构型模式可以分为类结构型模式和对象结构型模式。
结构型模式包括适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰模式、外观模式、享元模式和代理模式7种,以下只介绍适配器模式、组合模式、外观模式和代理模式。
2.1适配器模式适配器模式(Adapter Pattern)将一个接口转换成客户希望的另一个接口,从而使接口不兼容的那些类可以一起工作,其别名为包装器(Wrapper)。
适配器模式可以作为类结构型模式,也可以作为对象结构型模式。
适配器模式具有如下优点:1) 将目标类和适配者类解耦,通过引入一个适配器类来重用现有的适配者类,而无须修改原有代码;2) 增加了类的透明性和复用性,将具体的实现封装在适配者类中,对于客户端类来说是透明的,而且提高了适配者的复用性; 3) 灵活性和扩展性都非常好,通过使用配置文件,可以很方便地更换适配器,也可以在不修改原有代码的基础上增加新的适配器类,完全符合开闭原则。
同时适配器也有如下缺点:1) 对于Java、C#等不支持多重继承的语言,一次最多只能适配一个适配者类,而且目标抽象类只能为抽象类,不能为具体类,其使用有一定的局限性,不能将一个适配者类和它的子类都适配到目标接口; 2)与类适配器模式相比,要想置换适配者类的方法就不容易。
如果一定要置换掉适配者类的一个或多个方法,就只好先做一个适配者类的子类,将适配者类的方法置换掉,然后再把适配者类的子类当做真正的适配者进行适配,实现过程较为复杂。
适配器模式适用环境:1) 系统需要使用现有的类,而这些类的接口不符合系统的需要; 2) 想要建立一个可以重复使用的类,用于与一些彼此之间没有太大关联的一些类,包括一些可能在将来引进的类一起工作; 3) 两个类所做到事情相同或者相似,但是具有不同的接口的时候,和客户要求不符合的时候; 4) 旧的系统开发的类已经实现了一些功能,但是客户端却只能以另外接口的形式访问,但是不希望手动更改原有的类;5) 使用第三方组件,组件接口定义和自己定义的不同,不希望修改自己定义的接口,但是要使用第三方组件接口的功能。
2.2 组合模式在组合模式中(Composite Pattern)将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构。
组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
组合模式基本遵循了依赖倒置原则,方便系统进行扩展;可以清楚地定义分层的复杂对象,表示对象的全部或部分层次,使得增加新部件也更容易,提供了对象管理的灵活接口。
其对树形结构的控制有神奇的功效。
但是组合模式使得设计变得更加抽象。
组合模式的适用环境:1) 想表示一个对象整体或部分层次;2)想让客户能够忽略不同对象的层次的变化;3)对象的结构是动态的并且复杂程度不一样,但客户需要一致地处理它们;4)维护和展示部分-整体关系的场景,如树形菜单、文件和文件夹管理。
2.3 外观模式外观模式(Facade Pattern)要求外部与一个子系统的通信必须通过一个统一的外观对象进行,为子系统中的一组接口提供一个一致的界面,外观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。
外观模式又称为门面模式,它是一种对象结构型模式。
外观模式有如下优点:1)对客户屏蔽子系统组件,减少了客户处理的对象数目并使得子系统使用起来更加容易。
通过引入外观模式,客户代码将变得很简单,与之关联的对象也很少。
2)实现了子系统与客户之间的松耦合关系,这使得子系统的组件变化不会影响到调用它的客户类,只需要调整外观类即可。
3)降低了大型软件系统中的编译依赖性,并简化了系统在不同平台之间的移植过程因为编译一个子系统一般不需要编译所有其他的子系统。
一个子系统的修改对其他子系统没有任何影响,而且子系统内部变化也不会影响到外观对象。
4)只是提供了一个访问子系统的统一入口,并不影响用户直接使用子系统类。
同时外观模式也有如下缺点:1)不能很好地限制客户使用子系统类,如果对客户访问子系统类做太多的限制则减少了可变性和灵活性。
2)在不引入抽象外观类的情况下,增加新的子系统可能需要修改外观类或客户端的源代码,违背了“开闭原则”。