设计模式理解

一、对设计模式的理解

1. 什么是设计模式？

官方定义：设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多数人知晓、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一些不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。

2. 为什么要学习设计模式？

1. 代码复用性（Reusability）：模式提供了已经测试和验证过的设计模板，避免重复造轮子。

2. 代码可扩展性（Extensibility）：模式指导我们设计出松耦合的结构，当系统需要增加新功能时，影响最小，符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。

3. 代码可维护性（Maintainability）：模式使代码结构清晰、层次分明，易于阅读和理解。后人维护时，能快速找到相关模块，降低维护成本。

4. 代码灵活性（Flexibility）：通过接口和抽象，使得组件可以方便地被替换和组合，应对多变的需求。

3. 设计模式的六大原则

1. 开闭原则（OCP）：对扩展开放，对修改关闭。这是终极目标。通过扩展（如继承、实现接口）来添加新功能，而不是修改已有的源代码。

2. 单一职责原则（SRP）：一个类只负责一项职责。避免一个类变得过于庞大和难以修改。

3. 里氏替换原则（LSP）：所有引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象。即子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

4. 依赖倒置原则（DIP）：要依赖于抽象，而不是具体实现。

   • 高层模块不应依赖低层模块，二者都应依赖于抽象。

   • 抽象不应依赖于细节，细节应依赖于抽象。

5. 接口隔离原则（ISP）：客户端不应该被迫依赖于它不使用的接口。将一个庞大的接口拆分成更小、更具体的接口。

6. 迪米特法则（LoD）：又称最少知识原则。一个对象应该对其他对象有最少的了解。只与直接的朋友通信，降低类之间的耦合。

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二、在日常开发中运用设计模式

核心思想：重构优于预先设计（Refactoring to Patterns）

切忌为了用模式而用模式。正确的使用姿势是：

1. 先写出可工作的代码：首先，用最直接、最简单的方式实现功能需求。

2. 识别“不同写法的缺点”：在编写或Review代码时，警惕以下“缺点”：

   • 冗长的if-else/switch分支（可能需用策略模式、状态模式）

   • 直接new一个对象，依赖具体类（可能需用工厂方法、抽象工厂）

   • 一个类过于庞大，做了太多事（违反单一职责原则，需拆分类）

   • 多个类有相同的行为，只是实现不同（可能需用模板方法模式）

   • 对象间的依赖关系复杂混乱（可能需用中介者模式）

   • 需要为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问（可能需用代理模式）

3. 思考能否用模式重构：当发现上述“缺点”时，思考哪种设计模式可以优雅地解决这个问题。

4. 权衡利弊：评估引入模式带来的好处（扩展性、清晰度）和代价（复杂度、类数量）。如果当前需求非常稳定，且简单实现完全够用，就不要过度设计。

e.g.：

• 最初支付功能可能用 if (type == "wechat") {...} else if (type == "alipay") {...}。

• 当新增一种支付方式时，你需要修改这个核心方法，违反了开闭原则。

• 此时识别到“坏味道”，就可以重构为策略模式，将每种支付算法封装成类，未来新增只需添加一个新策略类即可。

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第三部分：场景题设计 - 多平台分享功能

场景：在抖音/小红书看到内容，可以分享到微信、QQ、微博等多个平台。

1. 模式选择与分析

• 核心需求：将“分享”这个行为视为一个算法族。分享到微信、分享到QQ、分享到微博等都是这个行为的不同“策略”或“算法”。

• 问题：我们希望在运行时能够灵活地选择使用哪一种分享策略，并且避免使用冗长的 if-else 或 switch 语句来判断平台。

• 解决方案：使用策略模式。它定义了一系列的算法（策略），并将每一个算法封装起来，使它们可以互相替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户端。

2. 策略模式设计

UML 类图：

流程图：

3. 代码实现

// 1. 策略接口：定义分享算法族
public interface ShareStrategy {void share(Content content);
}// 2. 具体策略类：实现不同平台的分享算法
public class WeChatStrategy implements ShareStrategy {@Overridepublic void share(Content content) {// 调用微信SDK的具体APISystem.out.println("[策略] 分享到微信好友: " + content.getSummary());}
}public class WeChatMomentStrategy implements ShareStrategy {@Overridepublic void share(Content content) {// 同样是微信，但可以是分享到朋友圈的不同策略System.out.println("[策略] 分享到微信朋友圈: " + content.getSummary());}
}public class QQStrategy implements ShareStrategy {@Overridepublic void share(Content content) {// 调用QQ SDK的具体APISystem.out.println("[策略] 分享到QQ: " + content.getSummary());}
}public class WeiboStrategy implements ShareStrategy {@Overridepublic void share(Content content) {// 调用微博SDK的具体APISystem.out.println("[策略] 分享到微博: " + content.getSummary());}
}
// 未来新增小红书分享，只需新增一个策略类：XiaohongshuStrategy// 3. 环境上下文类 (Context)：负责持有和使用策略
public class ShareContext {// 持有策略接口的引用，而非具体实现private ShareStrategy strategy;// 设置当前需要使用的策略（Setter注入，非常灵活）public void setStrategy(ShareStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}// 执行分享操作public void executeShare(Content content) {if (strategy == null) {System.out.println("请先设置分享策略");return;}// 将工作委托给当前设置的策略对象strategy.share(content);}
}// 4. 内容类（不变）
public class Content {private String title;private String image;private String url;public String getSummary() {return title + " - " + url;}// getters and setters...
}// 5. 客户端使用
public class Client {public static void main(String[] args) {// 准备分享内容Content content = new Content();content.setTitle("这个视频太搞笑了！");content.setUrl("https://www.douyin.com/video/456");// 创建分享上下文ShareContext shareContext = new ShareContext();// 用户选择分享到微信shareContext.setStrategy(new WeChatStrategy());shareContext.executeShare(content);// 用户改变主意，要分享到微博shareContext.setStrategy(new WeiboStrategy());shareContext.executeShare(content);// 也可以结合简单工厂模式，避免客户端直接new具体策略String userChoice = "wechat_moment"; // 可以从UI点击事件获取ShareStrategy strategy = StrategyFactory.getStrategy(userChoice);shareContext.setStrategy(strategy);shareContext.executeShare(content);}
}// 可选：策略工厂，进一步解耦客户端与具体策略
class StrategyFactory {public static ShareStrategy getStrategy(String platform) {switch (platform) {case "wechat": return new WeChatStrategy();case "wechat_moment": return new WeChatMomentStrategy();case "qq": return new QQStrategy();case "weibo": return new WeiboStrategy();default: throw new IllegalArgumentException("不支持的平台: " + platform);}}
}

4. 设计优势与对比

• 符合开闭原则：新增一个分享平台（如小红书）时，只需添加一个新的 XiaohongshuStrategy 类，无需修改任何现有的策略类或上下文类。

• 消除了条件判断：客户端（如UI层）通过设置不同的策略对象来指定行为，避免了在业务代码中出现庞大的 if-else 分支。

• 灵活性极高：可以在运行时动态地改变对象的行为（通过 setStrategy 方法）。