1.1 软件设计模式的产生背景

"设计模式"最初并不是出现在软件设计中，而是被用于建筑领域的设计中。

1990年软件工程界开始研讨设计模式的话题，后来召开了多次关于设计模式的研讨会。直到1995 年，艾瑞克·伽马（ErichGamma）、理査德·海尔姆（Richard Helm）、拉尔夫·约翰森（Ralph Johnson）、约翰·威利斯迪斯（John Vlissides）等 4 位作者合作出版了《设计模式：可复用面 向对象软件的基础》一书，在此书中收录了 23 个设计模式，这是设计模式领域里程碑的事件，导致 了软件设计模式的突破。这 4 位作者在软件开发领域里也以他们的“四人组”（Gang of Four， GoF）著称。

1.2 软件设计模式的概念

软件设计模式（Software Design Pattern），又称设计模式，是一套被反复使用、多数人知晓 的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它描述了在软件设计过程中的一些不断重复发生的问题， 以及该问题的解决方案。也就是说，它是解决特定问题的一系列套路，是前辈们的代码设计经验的总 结，具有一定的普遍性，可以反复使用。 

1.3 学习设计模式的必要性 

设计模式的本质是面向对象设计原则的实际运用，是对类的封装性、继承性和多态性以及类的关联关系 和组合关系的充分理解。 正确使用设计模式具有以下优点。 可以提高程序员的思维能力、编程能力和设计能力。 使程序设计更加标准化、代码编制更加工程化，使软件开发效率大大提高，从而缩短软件的开发周 期。 使设计的代码可重用性高、可读性强、可靠性高、灵活性好、可维护性强。 

1.4 设计模式分类 

创建型模式

用于描述“怎样创建对象”，它的主要特点是“将对象的创建与使用分离”。GoF（四人组）书中提 供了单例、原型、工厂方法、抽象工厂、建造者等 5 种创建型模式。

结构型模式

用于描述如何将类或对象按某种布局组成更大的结构，GoF（四人组）书中提供了代理、适配器、 桥接、装饰、外观、享元、组合等 7 种结构型模式。

行为型模式

用于描述类或对象之间怎样相互协作共同完成单个对象无法单独完成的任务，以及怎样分配职责。 GoF（四人组）书中提供了模板方法、策略、命令、职责链、状态、观察者、中介者、迭代器、访 问者、备忘录、解释器等 11 种行为型模式 

2，UML图

统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）是用来设计软件的可视化建模语言。它的特 点是简单、统一、图形化、能表达软件设计中的动态与静态信息。

UML 从目标系统的不同角度出发，定义了用例图、类图、对象图、状态图、活动图、时序图、协作 图、构件图、部署图等 9 种图。 

2.1 类图概述

类图(Class diagram)是显示了模型的静态结构，特别是模型中存在的类、类的内部结构以及它们与 其他类的关系等。类图不显示暂时性的信息。类图是面向对象建模的主要组成部分。

2.2 类图的作用 

在软件工程中，类图是一种静态的结构图，描述了系统的类的集合，类的属性和类之间的关系，可 以简化了人们对系统的理解；

类图是系统分析和设计阶段的重要产物，是系统编码和测试的重要模型。 

 

 

 3，自关联

3，软件设计原则 

在软件开发中，为了提高软件系统的可维护性和可复用性，增加软件的可扩展性和灵活性，程序员要尽 量根据6条原则来开发程序，从而提高软件开发效率、节约软件开发成本和维护成本。 

3.1 开闭原则 

对扩展开放，对修改关闭。 

在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码 

想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类。 

因为抽象灵活性好，适应性广，只要抽象的合理，可以基本保持软件架构的稳定。而软件中易变的细节 可以从抽象派生来的实现类来进行扩展，当软件需要发生变化时，只需要根据需求重新派生一个实现类 来扩展就可以了。

 可以为其定义一个 抽象类（AbstractSkin），而每个具体的皮肤（DefaultSpecificSkin和 HeimaSpecificSkin）是其子类。用户窗体可以根据需要选择或者增加新的主题，而不需要修改原代 码，所以它是满足开闭原则的。

3.2 里氏代换原则 

里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。 

 通俗理解：子类可以扩展父类的功能， 但不能改变父类原有的功能。换句话说，子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽量不要 重写父类的方法。

如果通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较 差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的概率会非常大。 

         

3.3 依赖倒转原则

简 单的说就是要求对抽象进行编程，不要对实现进行编程，这样就降低了客户与实现模块间的耦合。 

3.4 接口隔离原则

一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。

3.5 迪米特法则

如果两个软件实体无须直接通信，那么就不应当发生直接的相互调用，可以通过第三方转发 该调用。其目的是降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性。 

3.6 合成复用原则

尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。 通常类的复用分为继承复用和合成复用两种。

继承复用虽然有简单和易实现的优点，但它也存在以下缺点：

1. 继承复用破坏了类的封装性。因为继承会将父类的实现细节暴露给子类，父类对子类是透明的，所 以这种复用又称为“白箱”复用。

2. 子类与父类的耦合度高。父类的实现的任何改变都会导致子类的实现发生变化，这不利于类的扩展 与维护。 

3. 它限制了复用的灵活性。从父类继承而来的实现是静态的，在编译时已经定义，所以在运行时不可 能发生变化。

采用组合或聚合复用时，可以将已有对象纳入新对象中，使之成为新对象的一部分，新对象可以调用已 有对象的功能，它有以下优点：

1. 它维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的，所以这种复用又称为“黑箱” 复用。

2. 对象间的耦合度低。可以在类的成员位置声明抽象。

3. 复用的灵活性高。这种复用可以在运行时动态进行，新对象可以动态地引用与成分对象类型相同的 对象。