软件设计与体系结构知识总结——第十二章 Design Patterns 2

目录

0.前言

Behavioral Design Pattern

1.Iterator Design Pattern迭代器设计模式(满足开闭原则)

2. Visitor Pattern访问者模式

3. Command Pattern命令设计模式(满足开闭原则)

0.前言

        本系列文章旨在软件设计与体系结构的知识点，资料来源四川大学授课内容，可用于期末复习，笔者理解尚浅，文中不正之处静待批正。加粗部分为重点。

Behavioral Design Pattern

作用：行为设计模式关心对象之间的责任分配；行为设计模式解释了对象之间如何交互；行为设计模式描绘了运行时难以跟踪的复杂控制流。它将复杂的控制流转移到对象之间的关系上。

行为设计模式包括：Iterator pattern；Visitor pattern；Command pattern；Mediate pattern；Strategy pattern；State pattern

1.Iterator Design Pattern迭代器设计模式(满足开闭原则)

使用场景：

1.对于复杂的数据表，我们可以通过不同的形式进行处理

2.查看存在于链接列表数据结构中的客户姓名；客户端类封装了一个链接列表 CustomerAggregate，用于存储客户姓名；客户端首先在列表中插入一些姓名，然后使用 iterator() 函数访问所有姓名。最后使用 clear() 函数删除所有名称

客户端直接访问数据的缺陷：在 CustomerAggregate 类中，没有一种方法可以查看数据。因此，客户端必须知道 CustomerAggregate 类中的数据结构。对于所有类型的数据，客户端不可能知道如何访问所有数据结构。

解决方法：在 CustomerAggregate 类中添加一个内部类 cusListIterator。它专门用于浏览 CustomerAggregate 的数据

内部类访问的缺点：由于内部类是在数据类 CustomerAggregate 中，因此很难扩展；为了解决这个问题，从数据类 CustomerAggregate 中抽象出了内部访问类

迭代器模式的主要思想是将访问类从数据对象中分离出来，将其放入一个独立的迭代器对象中。迭代器类定义了一个访问列表接口。

• Aggregate：创建和维护数据集，它定义了用于创建相应迭代器对象的 createIterator 接口
• ConcreteAggregate：特定的数据存储结构
• Iterator：迭代器定义了用于遍历数据结构的接口
• ConcreteIterator：具体迭代器

优点：迭代器模式支持以不同方式进行相同的聚合

例子：随机生成整数矩阵；使用不同方法遍历矩阵：奇数遍历/循环遍历

2. Visitor Pattern访问者模式

应用场景：税收制度总是非常复杂。在不同的情况下，税收的计算公式不同

在主方法中创建一个特定的 ElectoronicTax 对象；然后创建一个访问者对象v；最后，调用 tax.accept(v)方法对两个对象tax和v进行交互。

Tax对象与 Vistor 对象之间的互动：

访问者设计模式的目的和工作原理：

访问者模式是一种作用于类层次结构的元素操作，访问者可以让用户在不改变层次结构的情况下定义一种新的操作；用户可以定义各种特定的访问者类，例如一种用于计算价格，另一种用于计算库存数量

• Visitor：为每个元素类定义操作，如 visitFamilyNoChild()
• ConcreteVisitor：具体的访问者类
• Element:定义了一些基本方法。如getData()方法用于获取基本数据；accept()方法用于接受访问者类
• ConcreteElement：具体元素子类
• ObjectStructure：提供一个高级接口，允许访问者访问元素子类。该类可以包含一个结构，例如ArrayList、Vector 等，这些结构提供了要访问的元素子类列表

优点：它可以让我们更轻松地为结构复杂的类添加新方法。也就是说，只需添加一个新的访问者。访问者将相关方法聚合到一个特定的访问者类中，而其他相关方法则聚集到另一个结构清晰的特定类中。

缺点：要添加一个特定的新 ConcreteElement 类是很困难的。如果要添加新的具体元素类，则必须在每个 ConcreteVisitor 类中添加 ConcreteElement 类的访问方法。

例子：运动鞋系列：跑步鞋、步行鞋和溜冰鞋；每个系列都有许多品牌。如阿迪达斯、耐克。现在设计一个销售软件，以实现：计算购买运动鞋的总价；获取每种运动鞋的特性描述。

3. Command Pattern命令设计模式(满足开闭原则)

应用场景：女服务员向厨师传达顾客的要求

程序中包含一些相互关联的对象，每个对象都提供一些有限的特定功能，对于用户的请求，系统提供一些处理程序，这些程序也使用其他对象的功能。这个设计的目的是实现责任分离。

客户端通常是一个图形界面程序，帮助用户选择参数；客户端调用调用器对象，调用器根据用户的选择调用接收器对象；接收器对象包含实际处理程序

命令设计模式的目的和工作原理：命令模式的目的是降低调用者类和接收者类之间的耦合度；命令模式为响应客户端请求创建了一个抽象概念，即设计一个命令接口类。

客户端初始化命令对象，并向命令对象提供信息；调用器Invoker决定何时调用命令；接收器Receiver是实际实现方法；命令Command负责提供所代表的处理方法，但不包含实际代码。

1.客户机创建一个接收器对象 r

2.客户机创建一个命令对象 c，参数 r在第一步中创建

3.客户机创建一个调用者对象 o，参数 c 在第二步中创建

4.调用者对象调用命令对象的 execute() 方法来实现具体功能

优点：满足打开和关闭原则；可以方便地保存命令对象，这样就可以支持以下功能：以后重复执行；支持撤销功能；将不同的命令对象组织成一组，以执行事务

例子：室内温度控制软件；室内温度控制需要自动打开和关闭窗户和风扇；设计两个类，分别封装窗户类和风扇类；通过命令模式实现窗户和风扇的打开和关闭