设计模式之创建型-原型模式.md-ITADN社区

设计模式之创建型-原型模式.md

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本文介绍了设计模式中的创建型模式之一——原型模式。通过该模式可以实现对象的复制与克隆，适用于需要频繁创建大量具有相同结构的对象场景。原型模式是创建型设计模式的一种应用方式，用于高效地重复生成对象，并确保性能最优。这种模式通过定义一个抽象接口来实现当前对象的克隆功能。 **原型模式的基本概念：** 该模式主要涉及两个角色——抽象原型类和具体原型类。前者负责声明克隆方法，而后者则提供具体的复制逻辑以实现这个接口中的规定要求。 **应用场合分析：** 当创建复杂且成本高昂的对象时（比如需要复杂的构造过程或依赖于远程服务），使用已有的实例进行浅层或深层的副本生成可以大幅提升效率和性能。此外，在构建多个对象共享同一初始状态的情况下，预先准备一个具备该状态的原型并在此基础上复制修改是较为理想的选择。 **核心角色定义：** 1. **抽象原型（Prototype）：** 这是一个所有具体实现类共同遵循的基础模板或接口，其内部包含了一个用于创建副本的方法。 2. **具体原型（Concrete Prototype）：** 实现了上述基础模板中的克隆方法，并提供具体的复制逻辑。不同的具体原型可能支持不同形式的复制操作。在面向对象设计中，通过使用UML类图可以直观展示出抽象与实现之间的关系。对于原型模式而言，通常会有一个表示接口或抽象基类的核心元素（Prototype），其内部定义了克隆方法；同时也会有若干具体的子类型继承自该核心，并且各自实现了特定的复制逻辑。 **示例代码解释：** 在提供的Java语言实例中，首先设计了一个产品原型接口ProductPrototype，其中声明了一个用于创建对象副本的方法copy。然后具体实现一个名为Product的产品类来贯彻这个接口并提供相应的克隆方法实现细节；最后，在客户端代码Client内演示了如何调用这些功能以生成新的具有相同属性的实体。在实际开发场景中，尤其是在构建大型且复杂的面向对象系统时，原型模式能显著减少创建新实例所需的资源消耗。例如在一个在线商城应用里需要频繁处理商品分类的问题上，我们可以利用一个包含所有共享配置信息的商品类别具体原型类ProductCategory，并通过克隆方法来快速生成新的具有特定属性的类别副本。总之，当面对对象构建成本高、复制需求频发或者存在大量初始状态需共用的情况时，采用原型模式能够有效提高程序效率和性能。

设计模式之创建型-构建者模式.md

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本文档深入探讨了软件工程中的设计模式之一——构建者模式，专注于其在创建型模式分类下的应用和优势。通过实例解析如何使用该模式提高代码可维护性和灵活性。构建者模式是一种创建型设计模式，它允许用户通过指定复杂对象的类型和内容来逐步创建它们。该模式分离了对象的构建过程与表示方式，使得能够以不同的形式展现同一类型的构造流程而不必改变整个制造方法。在软件开发中，这个模型特别适用于以下情况： 1. 当需要独立于组成部分及装配步骤设计复杂的生成算法时。 2. 如果产品有多种可能的表现形态，并且这些不同表现必须通过相同的构建过程来实现的话。模式涉及的主要角色包括： 1. 产品（Product）：最终创建的复杂对象。通常，这个角色由特定类表示，在示例中是Computer类。 2. 建造者接口（Builder）：定义了生成复杂对象的方法集合，并且需要被具体实施来构建这些产物。在例子中的实现为ComputerBuilder接口。 3. 具体建造者（Concrete Builder）：实现了BuilderInterface，完成特定产品的构造和组装过程。示例中由LenovoComputerBuilder和MacComputerBuilder类表示。 4. 指挥者（Director）：使用BuilderInterface的对象来指导构建流程的执行，并确保遵循正确的步骤去创建复杂的产品表现形式。在案例里是通过ComputerDirector类实现。这些角色之间的协作关系可以通过其构造图示清楚地看到，其中指挥者负责协调建造者的活动以生成产品对象。实例代码展示了如何应用这种设计模式。首先定义了需要构建的计算机（如包含CPU、RAM等核心组件以及USB端口数量和显示器键盘等可选配件）的具体类Computer。接着是抽象Builder类ComputerBuilder的规定——所有具体构造者都必须实现的方法，包括设置USB接口数、显示设备及按键布局，并最终完成产品的制造。两个具体的建造者LenovoComputerBuilder和MacComputerBuilder继承自上述的BuilderInterface并实现了各自的构建逻辑来生产联想与苹果品牌的电脑产品。同时，计算机指挥器类ComputerDirector通过makeComputer()方法根据传递给它的具体构造者的实例设置各种配件数量以及其它可选配置，并最终生成一个完整的计算机对象。客户端代码通过创建特定的建造者实例并将它们提供给指令者类以获得所需的产品形式；这种方式使生产逻辑与客户使用端解耦，从而简化了构建过程和产品的细节。该模式的优点在于： - 支持逐步构造复杂的物体。 - 封装并隐藏了生成的具体步骤。 - 提供了一种控制产品创建方式的方法。 - 允许不同的表示方案的产品对象的产生。 - 增强系统的灵活性及可扩展性。然而，其缺点包括： - 如果产品的构建过程相对简单，则使用该模式可能会增加不必要的复杂度。 - 客户端可能需要更多的时间来理解如何应用这种设计模型。

设计模式之创建型-单例模式.md

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本文详细介绍了软件设计模式中的创建型模式之一——单例模式。通过讲解其原理、应用场景以及实现方式，帮助读者掌握如何正确地在项目中运用该模式以确保一个类仅有一个实例，并提供全局访问点。单例模式是软件设计模式的一种创建型模式，其目的是确保一个类在任何时候都只有一个实例，并提供全局访问点供外部程序使用。 ## 单例模式的定义单例模式是一种常用的设计方式，通过这种方式可以保证系统中的某个类仅有一个实例存在，并且自行初始化并向整个应用提供这个唯一的对象。这种设计方法在计算机系统中被广泛应用，例如用于线程池、缓存机制、日志管理器以及打印机等设备的对象创建。 ## 单例模式的应用场景当程序需要共享特定的单个对象时可以采用这种方式，比如管理系统配置信息、数据库连接或日志记录等功能。这些情况下如果生成多个实例可能导致系统行为异常或者资源浪费。 ## 单例模式的不同实现方式 ### 饿汉式初始化这是最简单的单例创建方法，在类加载的同时完成初始化工作。然而在多线程环境中，这种设计可能不安全，但如果不需要延迟加载且初始化过程较快，则可以使用这种方法来简化代码结构。 ### 懒惰式（懒汉）单例模式该模式下对象的实例化仅发生在第一次请求时，并非一开始就创建好所有需要的对象。但在并发环境下如果没有适当的同步机制可能会导致多个实例被生成，因此通常需要额外措施确保线程安全问题得以解决。 ### 双重检查锁定技术这是懒惰式初始化的一种改进版本，在首次访问类的时候才进行真正的对象构造工作；同时为了避免重复的创建过程，它使用了双重检查模式来保证只会发生一次实际的对象实例化操作。这种方式既节省资源又确保线程安全。 ### 使用静态内部类实现单例这种方案通过利用Java语言中的类加载机制，在需要时才会去初始化单例对象，并且只会在第一次访问该类的时候进行，因此能够做到延迟加载同时避免了多线程环境下的并发问题。这种方式不仅实现了懒惰初始化的特性还保证了解决方案的安全性。 ### 枚举类型实现 Java枚举类型的定义天然满足单例模式的要求：它们是线程安全且仅会被实例化一次。利用这一特点，可以非常简便地创建出可靠的单例对象而无需担心传统方法中的各种复杂问题和潜在风险。 ## 面临的问题与挑战 ### 反序列化威胁如果一个类实现了`Serializable`接口并允许反序列化操作，则可能破坏单一实例的特性。为了解决这个问题，可以在该类中重写`readResolve()`方法来返回已经存在的唯一实例而不是创建新的对象。 ### 反射机制滥用 Java反射API提供了获取私有构造函数的能力，这可能导致违反单例规则的情况发生——即使构造函数被声明为private也不例外。为了防止这种情况的发生，在设计时需要加入额外的逻辑以阻止通过反射手段生成多个相同的实例。

设计模式之创建型_工厂方法模式.md

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本文详细介绍了设计模式中的工厂方法模式，属于创建型模式的一种，讲解了其原理、应用及优点。适合希望深入了解面向对象编程设计模式的读者阅读。工厂方法模式属于创建型设计模式的一种，其核心在于定义一个用于生成对象的接口，并让子类决定实例化哪个具体的类。这使得创建过程更加灵活，符合“开闭原则”——对扩展开放、对修改封闭。应用工厂方法模式的情景通常包括： 1. 当系统无法预先确定需要创建哪种具体类型的对象时。 2. 需要由子类指定应该创建何种类型的产品实例的情况。 3. 创建产品责任被委托给多个帮助类，而哪一个是代理者的信息应保持局部化。该模式涉及的主要角色有： - 抽象产品（AbstractProduct）：定义所有具体产品的公共接口或抽象基类。 - 具体产品（ConcreteProduct）：实现抽象产品的各个子类型。 - 抽象工厂（AbstractFactory）：声明用于创建各种不同类型的产品的方法，通常返回一个抽象类型的实例。 - 具体工厂（ConcreteFactory）：提供具体的工厂方法来生成对应的具体产品对象。例如，在定义的示例中，有一个名为`Computer`的抽象产品类及其两个具体实现`Computer4Mac`和`Computer4Mi`。此外还有一个叫做`ComputerFactory`的抽象工厂接口，其中包含一个用于创建计算机实例的方法；而具体的子工厂如`ComputerFactory4Mac`、 `ComputerFactory4Mi`则负责生成特定品牌的电脑。客户端代码通过调用相应的具体工厂类来获取所需的产品对象，从而避免了直接与具体产品类型进行交互。这种方式不仅简化了程序设计，并且使得系统能够更好地适应变化的需求：当需要添加新的产品时，只需增加新的具体产品和工厂类即可，而无需改动现有的其他部分。尽管如此，使用此模式也会带来一些缺点： - 它会引入更多的类到项目中去。 - 对于简单的对象创建任务来说，采用该模式可能会导致代码变得过于复杂化。因此，在实际开发过程中，当遇到复杂的对象生成逻辑或需要集中控制对象的创建过程时，可以考虑运用工厂方法模式。这有助于提高系统的灵活性、可维护性和扩展性，并且让业务逻辑与产品实例化的实现相分离。

结构型设计模式之享元模式.md

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本文介绍了享元（Flyweight）设计模式的概念、应用场景及其优势，通过实例讲解了如何使用享flyweight模式优化程序性能。适合对设计模式感兴趣的开发者阅读。享元模式（Flyweight）是23种设计模式之一，属于结构型设计模式。该模式通过共享技术有效地支持大量细粒度对象的复用。其目的是为了减少创建对象的数量，以降低内存占用并提高性能。 ### 细粒度对象享元模式主要处理的对象是有多个内部状态的细粒度对象。这些对象因体积小而创建成本较高，并且它们的状态可以被分离为共享部分和非共享部分。通过将内部状态独立出来并在不同的实例间进行共享，享元模式得以实现。 ### 使用场景 1. 大量相似对象的情况：当应用程序需要使用大量类似的对象时，例如文本编辑器中的字符对象，在这种情况下应用享元模式可以确保相同字符只创建一次并供后续复用。 2. 缓存机制：在频繁访问某个高成本计算或创建的对象的情况下，可以通过将这些对象存储到缓存中来实现。这样当再次需要使用时可以直接从缓存获取，避免重复的计算和创建操作，从而提高系统性能。 3. 连接池与资源池设计：例如数据库连接可以在多个请求间共享以减少频繁地创建及销毁连接的操作；线程也可以通过类似的机制进行管理。 ### 作用 1. 提升效率：对于那些对象生成成本较高的情况，使用缓存可以避免重复的创建过程。 2. 减少内存消耗：尽可能多地复用对象来降低系统的整体资源需求。 ### 主要角色 - Flyweight（享元接口）定义了所有具体实现类需要遵守的方法，以便外部代码可以通过它与具体的享元交互。 - ConcreteFlyweight（具体的享元对象）实现了上述的共享状态，并提供了必要的业务逻辑方法。 - FlyweightFactory（享元工厂）用于创建和管理这些飞天模式下的实例。它维护一个池来存储已存在的或者新生成的对象，以便于复用。 - UnsharedConcreteFlyweight（非共享享元对象）不需要被分享但仍然需要遵循统一的接口以处理特定业务逻辑。 ### 类图类图展示了各种组件之间的关系：工厂创建并管理实例；而这些实例则实现了共同定义的方法来执行各自的职责。同时，它也包括了那些不参与数据共享但是依然通过相同的接口进行操作的具体对象类型。 ### 示例代码示例中以Java语言为例介绍了如何实现享元模式： - CharFlyweight作为抽象类规定了所有字符的操作。 - Character是CharFlyweight的子类，并实现了具体的业务逻辑方法。 - CharFactory负责创建和返回实例，确保同一类型的字符不会被重复生成。 ### 实际应用 1. 缓存：在需要快速访问数据对象时使用享元模式来实现缓存机制是一个常见做法。 2. 字符串常量池：Java中的字符串是通过一个内部的字符串池进行管理以复用相同的值，这也是享元模式的一个典型例子。 3. 线程与连接资源池设计同样遵循了这种思想。综上所述，在对象创建成本高、数量多且状态可以分离的情况下应用享元模式能够有效减少内存消耗及提高性能。它是构建高效可扩展系统的重要工具之一。

行为型设计模式之策略模式.md

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本文介绍了策略模式，一种行为型设计模式，解释了其定义、优点以及应用场景，并提供了具体的代码示例来帮助理解如何在实际项目中使用该模式。设计模式是软件工程领域内为解决常见的编程问题而提出的模板解决方案。策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型的设计模式，其主要目标是在不改变客户端代码的情况下定义并封装一系列算法，并且能够根据需要在运行时选择使用不同的算法。策略模式主要包括以下三个角色： 1. 抽象策略角色：这是一个接口或抽象类，它规定了所有具体策略实现的公共方法。通常，在Java中这个角色由接口或者抽象类来扮演。 2. 具体策略角色：这些是实现了抽象策略定义的方法的具体实体类。每个具体的策略都是一个算法的不同表现形式。 3. 封装角色（Context）：该角色持有对某个具体策略对象的引用，并提供设置或获取当前使用的具体策略方法，同时负责执行由选定策略提供的操作。使用场景： - 当多个相似但行为不同的类存在时，可以利用策略模式来定义这些不同之处。 - 需要根据环境选择算法的不同变体。 - 算法需要访问复杂的数据结构或信息而客户端不需要知道。 - 一个对象的行为是基于其内部状态的，并且这种变化的状态可以通过改变所使用的策略来进行管理。在类图中，通常可以看到以下元素： - Strategy：定义所有支持算法的公共接口。Context使用这个接口来调用ConcreteStrategy实现的具体方法。 - ConcreteStrategy：它实现了由抽象策略角色提供的方法，每个具体策略代表一种特定的行为或算法。 - Context：维护一个对当前使用的AbstractStrategy对象的引用，并提供执行该策略的方法。下面是一个简单的Java代码示例： ```java // 抽象策略接口 public interface Strategy { void doSomething(); } // 具体策略实现类1 public class ConcreteStrategy1 implements Strategy { @Override public void doSomething() { System.out.println(具体策略1的运算法则); } } // 具体策略实现类2 public class ConcreteStrategy2 implements Strategy { @Override public void doSomething() { System.out.println(具体策略2的运算法则); } } // 上下文类，用于封装和管理具体的策略对象 public class Context { private Strategy strategy; // 构造函数或setter方法来设置当前使用的是哪个具体策略 public Context(Strategy strategy) { this.strategy = strategy; } // 调用由当前使用的ConcreteStrategy提供的算法 public void doAnything() { this.strategy.doSomething(); } } // 客户端代码示例，演示如何创建并使用Context来执行策略方法 public class Client { public static void main(String[] args) { Strategy strategy = new ConcreteStrategy1(); Context context = new Context(strategy); context.doAnything(); } } ``` 在实际的应用场景中，策略模式常常与工厂模式相结合以提高代码的灵活性和解耦。例如，在Spring框架里可以通过依赖注入的方式将多种实现策略接口的具体类注入到一个工厂类中，并通过该工厂类来管理和获取特定的策略实例。以下是结合使用Spring框架的一个示例： ```java // 定义策略接口，标记为@Component注解以便于自动扫描和注册成bean @Component public interface Strategy { void doSomething(); } // 策略实现类1，同样被标注了@Component以成为Spring的bean @Component(concreteStrategy1) public class ConcreteStrategy1 implements Strategy { @Override public void doSomething() { System.out.println(具体策略1的运算法则); } } // 策略实现类2 @Component(concreteStrategy2) public class ConcreteStrategy2 implements Strategy { @Override public void doSomething() { System.out.println(具体策略2的运算法则); } } // 创建一个工厂来管理所有的ConcreteStrategy实例，通过bean id获取具体的策略对象 @Component public class StrategyFactory { // Spring会自动将所有实现该接口的类注入到这个Map中 @Autowired private Map strategyMap; public Strategy getStrategy(String name) { return this.strategyMap.get(name); } } // 示例测试代码，展示如何通过策略工厂获取具体的实例并执行其方法 @SpringBootTest class SpringbootDemoApplicationTests { @Autowired private StrategyFactory factory; @Test public void test() { // 根据名称从工厂中获取对应的ConcreteStrategy对象，并调用doSomething方法。 this.factory.getStrategy(concreteStrategy1).doSomething(); } } ``` 通过这种方式，可以大大增强代码的灵活性和可维护性。

结构型设计模式之组合模式.md

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本文介绍了软件设计模式中的组合模式，解释了如何使用对象来组成树形结构，并通过实例展示了该模式在实际开发中的应用。组合模式是软件设计中的结构型设计模式之一。它的核心在于将对象组织成树状层次结构来表示部分与整体的关系，并确保客户端能够以统一的方式处理单个组件或由这些组件组成的集合。 ### 组合模式定义该模式允许创建具有类似层级关系的系统，如文件目录、用户界面元素树等，其中每个节点可以是叶子（没有子项）或者组合容器。这种设计使得对单一对象和复合对象的操作方式一致化成为可能。 ### 使用场景 - 当程序结构呈现为层次化的树形时。 - 需要统一处理单个组件及其组成的复杂集合的情况。 ### 主要角色 1. **Component（构件）**：定义了所有元素的公共接口，包括添加或移除子项的方法（如果适用），以及递归遍历其结构的功能。 2. **Leaf（叶节点）**：代表没有子级的最简单组件。除了执行自身功能外，还可以通过继承自组合类来实现与子对象交互的操作。 3. **Composite（复合体）**：表示拥有一个或多个子元素的对象，并负责管理这些成员。 ### 类图在典型的UML图中，会有一个抽象构件接口以及两个具体类型的实现——叶节点和复合体。其中，后者包含用于存储其直接下属的列表或其他形式的数据结构容器。 ### 示例代码通常情况下，组合模式的应用包括定义一个共同的基础类或接口（如`FileSystemComponent`），该基础类型规定了所有组件必须遵守的方法签名；接着是具体实现这些类型的子类——例如代表文件和目录。客户端则利用这种层次化的设计来创建、操作并展示复杂的树形结构。 ### 优缺点 **优点** - 简化对单个元素及复杂组合的一致性处理。 - 容易添加新的组件类型而无需修改现有代码。 - 利用多态性和递归特性简化了编程逻辑。 - 支持灵活的层次构造，便于创建复杂的树状结构。 **缺点** - 设计更为复杂，需要更多时间去理解和实现。 - 新增或更改组件可能引起接口变化或其他类别的调整，灵活性较低。 - 可能导致不符合实际需求的层级关系出现于系统中。 ### 总结组合模式提供了一种处理具有层次结构的数据模型的有效方法。通过将对象组织成树状形式，并以一致的方式操作这些节点及其集合，它可以简化复杂系统的实现与维护工作。不过，在设计时仍需谨慎考虑如何定义合适的类和接口来避免不必要的复杂性或过度工程化的问题。

行为型设计模式之命令模式.md

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本文将详细介绍命令模式作为行为型设计模式的一种，探讨其在软件开发中的应用、优点及实现方式。命令模式是一种行为型设计模式，主要用于将请求或操作封装成对象。这种模式使得发送者与接收者之间解耦，并允许不同的请求对客户进行参数化配置。通过这种方式，可以将请求作为对象存储、排队或者记录日志，并且支持可撤销的操作。该模式包括以下几个主要角色： 1. **命令(Command)**：这是一个接口或抽象类，定义了执行特定操作的方法。它包含一个`execute`方法，用于触发与命令相关的动作。 2. **具体命令(ConcreteCommand)**：这是命令接口的具体实现类。这类对象关联了一个接收者，并实现了`execute`方法来调用接收者的具体操作。 3. **调用者(Invoker)**：负责引发命令执行的对象。它包含一个命令对象，在适当的时候通过调用该对象的`execute`方法触发动作。调用者不需要了解具体的细节，只需知道如何使用命令。 4. **接收者(Receiver)**：实际执行操作的对象。它知道自己该如何完成具体任务，并且是通过被命令类的方法调用来实现这些行为。 5. **客户端(Client)**：创建和配置命令、具体命令对象、调用者以及接受者的场所，负责将所有元素组装起来以形成完整的命令模式结构。使用场景包括： - 当需要封装一个请求为对象时； - 需要控制对这个对象的访问或者提供统一接口给操作的不同变体； - 支持撤销和重做功能，因为可以保存历史状态来实现这些特性； - 在事务处理中确保一组动作要么全部成功执行，要么都不执行。在命令模式下，客户端创建一个具体命令并设定其接收者。当`execute`方法被调用时，接收者会根据该请求完成相应的操作。这种设计将发出请求和实际执行的责任分离出来，使两者之间保持独立性，并且发送方无需了解受控对象的具体信息。优点包括： - 降低系统各部分之间的耦合度； - 支持撤销与重做功能； - 简化事务处理逻辑的实现。缺点可能在于增加抽象层可能导致过多具体命令类，从而让设计变得复杂。此外，如果撤销操作管理不当，则可能会引发资源或内存泄漏问题。在实际软件开发中，该模式被广泛应用于图形用户界面、宏指令和事务管理系统等领域，并有助于提高系统的灵活性与维护性。

结构型设计模式之外观模式.md

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本文介绍了结构型设计模式之一的外观模式，解释了其定义、作用以及如何在实际开发中应用，帮助读者简化复杂系统的使用。外观模式是软件工程中的常用设计模式之一，属于结构型模式范畴。它主要用来简化复杂子系统的接口，使得客户端与这些复杂的内部系统交互更加简单明了，并隐藏其内在的复杂性。在定义和应用场景方面，外观模式有以下几点关键知识点： 1. 简化复杂系统：开发过程中常会遇到由多个子系统构成的庞大且复杂的软件体系。每个子系统的接口数量众多，导致整个系统的管理变得困难。使用外观模式可以将这些复杂的接口进行整理合并成一个高层次的接口，使客户端无需了解内部结构即可通过简化后的接口来操作。 2. 减少耦合：没有使用外观的情况下，客户端代码直接依赖于各个具体的子系统实现细节，这会导致高耦合性的问题——即当任何一个子系统的具体实现发生变化时，可能需要对所有与之交互的客户端进行相应的修改。采用外观模式可以将客户端和内部组件解耦，让客户端只需要关注高层接口即可。 3. 单一入口：提供一个统一的访问点有助于系统管理和使用。通过外观模式提供的单一接口，客户只需与其互动而无需考虑背后的多个子系统的协同工作情况。这种方式简化了代码并方便了一致性的管理与修改。 4. 封装变化：软件开发过程中会不断进行内部结构调整和优化以适应新的需求或技术进步。这些变动通常会影响到那些依赖于原有实现的客户端程序，导致它们也需要做出调整来保持兼容性。利用外观模式可以将这种变化隔离在高层接口中，使客户端无需修改代码即可继续使用更新后的系统。 5. 实现松耦合：通过仅让客户端与外观类交互而不需要了解具体内部工作原理的方式，外观模式有助于实现软件组件间的低程度依赖关系，从而减少由于底层变更所引发的连锁反应对整个项目的影响范围和复杂度。 6. 简化大型系统维护：在管理包含众多模块及子系统的庞大体系时，采用外观设计可以有效封装这些组成部分，并对外提供统一接口。这不仅简化了客户端代码结构也提高了整体项目的可维护性和扩展性。通过上述描述可以看出，外观模式对于改善软件架构、提高灵活性和增强适应能力具有重要作用。它有助于打造更加健壮且易于管理的系统框架，在处理复杂项目时是一个值得推荐的设计选择。

行为型设计模式之备忘录模式.md

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本篇文章将深入探讨软件工程中的设计模式之一——备忘录模式。通过实例解析其工作原理、应用场景及其在代码管理与状态恢复方面的优势。备忘录模式是一种行为型设计模式，它允许在不暴露对象的实现细节的情况下，捕获并保存对象的内部状态，从而可以在未来某个时刻恢复到之前的状态。这种模式特别适用于需要撤销操作或备份特定时间点的对象状态以便将来可以恢复。 ### 备忘录模式的主要角色包括： 1. **发起人（Originator）**：负责创建一个备忘录（Memento），它用来记录当前时刻自身的内部状态，并使用这个备忘录对象进行状态恢复。 2. **备忘录（Memento）**：这是一个用来存储发起人对象的内部状态快照的对象。通常只有备忘录的创建者可以访问其内容，以确保外部类无法获取到对象的状态信息。 3. **看管人（Caretaker）**：负责管理备忘录，但并不对备忘录的内容进行操作或检查。看管人只知道如何存储和恢复备忘录。 ### 使用场景： - 当你需要提供“撤销”功能时。 - 在系统需要支持回退功能的情况下。 - 创建一个对象的副本以便在后续某个时间点恢复到某一个特定状态时使用。 ### 重要知识点： 1. **封装性**：发起人负责创建和恢复备忘录，但并不把内部状态直接暴露给其他类。 2. **保存与恢复对象的状态**：通过备忘录类实现。该类提供方法来保存和读取发起人的状态信息。 3. **隐藏实现细节**：看管人只知道备忘录的存在，并不知道其内容详情，这样有助于减少系统间的耦合性。 ### 类图解析：理解备忘录模式的结构可以通过查看它的三个主要组件——发起人、备忘录和看管人之间的关系。Originator拥有创建和恢复Memento的方法；Caretaker负责管理这些对象的状态保存与还原操作。 ### 示例代码分析 - **Originator类**：定义了`createMemento()`方法用于生成一个状态快照，以及`restoreMemento(Memento m)`来从备忘录中读取数据并重置自身。 - **Memento类**：作为存储发起人状态信息的容器。它通常不提供公共访问接口给外部使用。 - **Caretaker类**：负责管理这些保存的状态快照，包括如何添加、获取或移除它们的操作方法。通过备忘录模式，在不违反封装原则的前提下提供了对象内部状态的有效备份与恢复机制，这对于需要撤销操作的应用来说非常有用。然而，如果一个对象具有大量属性，则可能会导致存储大量的Memento实例从而影响性能问题。

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