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石景山成都网站建设,云主机网站,辽中网站建设,北京建设信源官方网站设计模式 一、介绍二、六大原则1、单一职责原则#xff08;Single Responsibility Principle, SRP#xff09;2、开闭原则#xff08;Open-Closed Principle, OCP#xff09;3、里氏替换原则#xff08;Liskov Substitution Principle, LSP#xff09;4、接口隔离原则Single Responsibility Principle, SRP2、开闭原则Open-Closed Principle, OCP3、里氏替换原则Liskov Substitution Principle, LSP4、接口隔离原则Interface Segregation Principle, ISP5、依赖倒置原则Dependency Inversion Principle, DIP6、迪米特法则Law of Demeter, LoD 三、单例模式1、介绍2、模式3、示例1饿汉模式2懒汉模式 四、工厂模式1、介绍2、实现方式3、示例 五、建造者模式1、介绍2、实现方式3、示例 六、代理模式1、介绍2、主要角色3、示例 一、介绍 设计模式Design Pattern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。它旨在使代码更加可重用、易于理解和维护并提高代码的可靠性。 二、六大原则 1、单一职责原则Single Responsibility Principle, SRP 一个类应该只有一个引起它变化的原因即一个类只负责一项功能或职责。如果一个类承担的职责过多就等于把这些职责耦合在一起一个职责的变化可能会削弱或抑制该类完成其他职责的能力。因此将类的职责分离到不同的类中可以提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。 2、开闭原则Open-Closed Principle, OCP 软件实体类、模块、函数等应该对扩展开放对修改关闭。当需要增加新功能时应该通过扩展已有的软件实体来实现而不是修改已有的代码。这可以通过使用接口、抽象类或组合/聚合等方式来实现。 3、里氏替换原则Liskov Substitution Principle, LSP 子类必须能够替换其基类而不会引起程序行为的改变。在软件设计中应优先使用对象组合而不是类继承以避免破坏基类已有的功能。子类应该实现父类的抽象方法但不得重写父类的非抽象方法。子类可以增加自己特有的方法并且子类方法的前置条件输入参数应该比父类方法的输入参数类型更宽松方法的后置条件返回值应该比父类返回值类型更严格。 4、接口隔离原则Interface Segregation Principle, ISP 客户端不应该依赖它不需要的接口即使用多个隔离的接口比使用单个的接口好。一个接口应该只包含客户感兴趣的方法而不是将所有可能的方法都放在一个接口中。这样可以降低类之间的耦合度便于维护。 5、依赖倒置原则Dependency Inversion Principle, DIP 高层模块不应该依赖于低层模块两者都应该依赖于抽象。抽象不应该依赖于细节细节应该依赖于抽象。这意味着我们应该通过抽象层如接口或抽象类来定义模块间的依赖关系而不是直接依赖具体的实现类。依赖倒置原则本质上就是面向接口编程它提高了系统的灵活性和可扩展性。 6、迪米特法则Law of Demeter, LoD 一个实体应该尽量少的与其他实体发生相互作用使得系统功能模块相对独立。迪米特法则也称为最少知道原则它要求一个类应该尽量少的了解其他类的内部细节只与必要的类进行交互。这样可以降低系统的复杂性提高系统的可维护性和可扩展性。 三、单例模式 1、介绍 单例模式Singleton Pattern是一种创建型设计模式它确保一个类只有一个实例并提供一个全局访问点来获取该实例。在需要控制资源访问、实现全局状态管理、或者在整个应用程序生命周期中需要保持某些对象唯一性的场景中非常有用。 关键点作用私有构造函数防止外部通过 new 关键字创建实例静态实例变量用于存储类的唯一实例公共静态方法提供一个全局访问点来获取实例删除拷贝构造和赋值运算符重载防止创建多个实例和对象间的赋值操作 2、模式 懒汉模式饿汉模式创建时机第一次访问时类加载时线程安全不安全需要使用同步锁等方式来确保线程安全线程安全优点延迟加载节省资源实现简单线程安全缺点实现复杂线程不安全无论是否需要使用都会占用资源可能导致资源浪费 3、示例 1饿汉模式 #include iostreamclass Singleton { private:static Singleton _eton;private:Singleton() : _data(666) { std::cout 单例Singleton 饿汉, 构造函数 std::endl; };~Singleton() {};Singleton(const Singleton ) delete;Singleton operator(const Singleton ) delete;private:int _data;public:static Singleton getInstance(){return _eton;}int getData(){return _data;} };Singleton Singleton::_eton;int main() {std::cout Singleton::getInstance().getData() std::endl;return 0; }2懒汉模式 class Singleton { private:Singleton() : _data(666) { std::cout 单例Singleton 懒汉, 构造函数 std::endl; };~Singleton() {};Singleton(const Singleton ) delete;Singleton operator(const Singleton ) delete;private:int _data;public:static Singleton getInstance(){static Singleton _eton;return _eton;}int getData(){return _data;} };上方代码在C11后才是线程安全的因为C11局部的静态变量的创建是线程安全的。 四、工厂模式 1、介绍 工厂模式Factory Pattern是一种创建型设计模式它旨在定义一个用于创建对象的接口但让子类决定实例化哪一个类。工厂模式让类的实例化推迟到其子类。这样可以将对象的实例化与客户端代码的耦合度降到最低同时也提供了一种可扩展的方式来创建对象。 主要角色作用抽象产品AbstractProduct定义产品的接口是工厂方法模式所创建对象的公共父类具体产品ConcreteProduct实现了抽象产品接口某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建抽象工厂AbstractFactory在抽象工厂类中声明了工厂方法用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心所有创建对象的工厂类都必须实现该接口具体工厂ConcreteFactory实现了抽象工厂中声明的工厂方法并可由客户端调用返回一个具体产品类的实例 2、实现方式 简单工厂模式Simple Factory Pattern通过一个工厂类来创建对象客户端通过传递不同的参数给工厂类工厂类根据参数的不同来创建不同的对象实例。优点是客户端代码简单隐藏了具体对象的创建细节缺点是当需要添加新的产品时需要修改工厂类的代码违反了开闭原则。工厂方法模式Factory Method Pattern将对象的创建延迟到子类中去实现即定义一个创建对象的接口但让子类决定实例化哪个类。客户端通过调用工厂方法来创建对象具体的实例化过程由子类负责。这样可以解决简单工厂模式中的缺点使得系统更具灵活性和可扩展性。抽象工厂模式Abstract Factory Pattern提供一个接口用于创建一系列相关或依赖对象的家族而不需要指定具体的类。与工厂方法模式相比抽象工厂模式是针对多个产品等级结构的可以创建不同产品族的全部产品。这种模式适用于需要在运行时切换不同产品族的场景但增加新的产品族往往不太容易。 3、示例 简单工厂模式 #include iostream #include memory #include stringclass Fruit { public:virtual void name() 0; };class Apple : public Fruit { public:void name() override{std::cout i am a apple std::endl;} };class Pineapple : public Fruit { public:void name() override{std::cout i am a pineapple std::endl;} };class FruitFactory { public:static std::shared_ptrFruit create(const std::string name){if(name apple)return std::make_sharedApple();else if(name pineapple)return std::make_sharedPineapple();return std::shared_ptrFruit();} };int main() {std::shared_ptrFruit fruit FruitFactory::create(apple);fruit-name();fruit.reset();fruit FruitFactory::create(pineapple);fruit-name();return 0; }工厂方法模式 class Factory { public:virtual std::shared_ptrFruit create() 0; };class AppleFactory : public Factory { public:std::shared_ptrFruit create(){return std::make_sharedApple();} };class PineappleFactory : public Factory { public:std::shared_ptrFruit create(){return std::make_sharedPineapple();} };int main() {std::shared_ptrFactory fruitFactory(new AppleFactory());std::shared_ptrFruit fruit fruitFactory-create();fruit-name();fruitFactory.reset(new PineappleFactory());fruit fruitFactory-create();fruit-name();return 0; }抽象工厂模式 class Animal { public:virtual void voice() 0; };class Dragon : public Animal { public:void voice() override{std::cout 恶龙咆哮 std::endl;} };class Wolf : public Animal { public:void voice() override{std::cout 我一定会回来的 std::endl;} };class Factory { public:virtual std::shared_ptrFruit getFruit(const std::string name) 0;virtual std::shared_ptrAnimal getAnimal(const std::string name) 0; };class FruitFactory : public Factory { public:std::shared_ptrFruit getFruit(const std::string name) override{if(name apple)return std::make_sharedApple();else if(name pineapple)return std::make_sharedPineapple();return std::shared_ptrFruit(); // 需用shared_ptr}std::shared_ptrAnimal getAnimal(const std::string name) override{return std::shared_ptrAnimal(); // 需用shared_ptr} };class AnimalFactory : public Factory { public:std::shared_ptrFruit getFruit(const std::string name) override{return std::shared_ptrFruit();}std::shared_ptrAnimal getAnimal(const std::string name) override{if(name dragon)return std::make_sharedDragon();else if(name wolf)return std::make_sharedWolf();return std::shared_ptrAnimal();} };class FactoryProducer { public:static std::shared_ptrFactory getFactory(const std::string name) // 可以声明为静态这样调用时就不用创建对象{if(name fruit)return std::make_sharedFruitFactory();else if(name animal)return std::make_sharedAnimalFactory();return std::shared_ptrFactory();} };int main() {std::shared_ptrFactory factory FactoryProducer::getFactory(fruit);std::shared_ptrFruit fruit factory-getFruit(apple);fruit-name();fruit.reset();fruit factory-getFruit(pineapple);fruit-name();std::cout \n;factory FactoryProducer::getFactory(animal);std::shared_ptrAnimal animal factory-getAnimal(dragon);animal-voice();animal.reset();animal factory-getAnimal(wolf);animal-voice();return 0; }五、建造者模式 1、介绍 建造者模式Builder Pattern是一种创建型设计模式它将一个复杂对象的构建过程与其表示分离使得同样的构建过程可以创建不同的表示。该模式允许用户通过指定复杂对象的类型和内容来构建它们而无需知道内部的具体构建细节。建造者模式的目的是将对象的构建过程拆分成多个简单的步骤并允许用户通过调用这些步骤来逐步构建对象。 主要角色说明产品Product要创建的复杂对象抽象建造者Builder定义一个用于创建和装配产品各个部件的抽象接口具体建造者ConcreteBuilder实现抽象建造者接口并构建和装配具体产品的各个部件。同时它还提供一个方法来返回最终创建的产品指挥者Director构造一个使用抽象建造者接口的对象。它主要用于创建一个复杂对象并控制其构建过程。指挥者并不与具体的产品类发生关系而是通过一个抽象建造者接口来间接创建产品 与工厂模式的区别建造者模式与工厂模式在创建对象方面有所不同。工厂模式主要用于创建具有共同接口或基类的不同实例而建造者模式则更关注于对象的复杂构建过程和各个部件的组装。 2、实现方式 在建造者模式中通常会有一个具体的产品类该类包含了产品的各个属性和方法。然后会有一个或多个具体建造者类这些类实现了抽象建造者接口并提供了构建产品各个部件的方法。指挥者类则负责调用这些方法来逐步构建产品。 3、示例 #include iostream #include string #include memoryclass Computer { public:void setBoard(const std::string board) // 派生类不重写不要加virtual{_board board; // 没加virtual需要对成员变量进行赋值}void setDisplay(const std::string display){_display display;}virtual void setOs() 0;std::string show(){// std::cout_board _displaystd::endl;std::string comp computer:\n ; // 换行之和多加一个空格否则下一句中文可能乱码comp \tboard: _board \n ;comp \tdisplay: _display \n ;comp \tos: _os \n;// std::cout comp std::endl;return comp;} protected:std::string _board;std::string _display;std::string _os; };class Legion : public Computer { public:void setOs(){_os Windows 11;} };class Builder { public:virtual void buildBoard(const std::string board) 0;virtual void buildDisplay(const std::string display) 0;virtual void buildOs() 0; // os也需要调用virtual std::shared_ptrComputer build() 0; };class LegionBuilder : public Builder { public:LegionBuilder():_cp(new Legion()){} // 构造对象void buildBoard(const std::string board){_cp-setBoard(board);}void buildDisplay(const std::string display){_cp-setDisplay(display);}void buildOs(){_cp-setOs();}std::shared_ptrComputer build(){return _cp;}private:std::shared_ptrComputer _cp; // 类型需要是Computer };class Direct { public:Direct(Builder* bp):_bp(bp){}void construct(const std::string board, const std::string display){_bp-buildBoard(board);_bp-buildDisplay(display);_bp-buildOs();} private:std::shared_ptrBuilder _bp; };int main() {Builder* bp new LegionBuilder();std::unique_ptrDirect dup(new Direct(bp));dup-construct(联想, 三星);std::shared_ptrComputer cp bp-build();std::cout cp-show();// cp-show();return 0; }六、代理模式 1、介绍 代理模式Proxy Pattern是程序设计中的一种结构型设计模式其为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在某些情况下一个对象不适合或者不能直接引用另一个对象而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。代理模式的目的是在不修改目标对象代码的前提下通过代理对象来控制对目标对象的访问并增加额外的功能或提供间接访问。 2、主要角色 抽象主题Subject声明了真实主题和代理主题的共同接口这样一来在任何使用真实主题的地方都可以使用代理主题。真实主题RealSubject实现了抽象主题接口是真正执行任务的对象。代理主题Proxy代理主题角色内部含有对真实主题的引用从而可以在任何时候操作真实主题对象代理主题角色提供一个与真实主题角色相同的接口以便可以在任何时候都可以替代真实主题控制真实主题的应用负责在需要的时候创建真实主题对象和删除真实主题对象。代理角色通常在将客户端调用传递给真实的主题之前或之后都要执行某个操作而不是单纯的将调用传递给真实主题对象。 3、示例 #include iostreamclass RentHouse { public:virtual void rentHouse() 0; };class Landlord : public RentHouse { public:void rentHouse(){std::cout Landlord rent the house std::endl;} };class Intermediary : public RentHouse { public:void rentHouse(){std::cout 发布租房起始 std::endl;std::cout 带领租客看房 std::endl;_ld.rentHouse();std::cout 后期维修相关 std::endl;} private:Landlord _ld; };int main() {Intermediary im;im.rentHouse();return 0; }本文到这里就结束了如有错误或者不清楚的地方欢迎评论或者私信 本文只是在编写项目学习过程中所做的总结不会涉及过深的概念 创作不易如果觉得博主写得不错请点赞、收藏加关注支持一下