簡(jiǎn)述軟件設(shè)計(jì)模式及其使用

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的使用。在這個(gè)計(jì)算機(jī)軟件快速發(fā)展的時(shí)代，人們對(duì)計(jì)算機(jī)性能的要求不斷提高，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的需求了。而軟件設(shè)計(jì)模式作為當(dāng)代計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)而形成的一種全新的設(shè)計(jì)理念，軟件設(shè)計(jì)模式在計(jì)算機(jī)的應(yīng)用中顯得越來(lái)越重要了。本文對(duì)軟件設(shè)計(jì)模式以及軟件設(shè)計(jì)模式的使用做了相關(guān)的分析。

【關(guān)鍵詞】軟件設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)模式;使用

引言

在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)代里，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件也變得越來(lái)越復(fù)雜。計(jì)算機(jī)軟件被廣泛的應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中的方方面面，為我國(guó)社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了技術(shù)依靠。在人們生活水平改善的同時(shí)，人們對(duì)軟件的重用性以及安全性的需求也越來(lái)越高。因此，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)模式進(jìn)行研究有著重大意義。

1.軟件設(shè)計(jì)模式的概述

軟件設(shè)計(jì)模式（software design patt-ern）是一套被反復(fù)使用、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過(guò)分類編目的、代碼設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)[1]。使用設(shè)計(jì)模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。軟件設(shè)計(jì)模式是對(duì)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題的解決方案。設(shè)計(jì)模式最早是由建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中引入到計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中。

軟件設(shè)計(jì)模式可以是人們更加簡(jiǎn)單地復(fù)用成功的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)體系，為軟件設(shè)計(jì)者提供設(shè)計(jì)思路。軟件設(shè)計(jì)模式中必不可少的四個(gè)基本要素就是模式名稱、問(wèn)題、解決方案以及效果。

模式名稱是一個(gè)助記名，其主要作用是通過(guò)兩個(gè)詞來(lái)描述軟件模式中的問(wèn)題、解決方案以及效果。模式名稱可以為軟件設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)思路，從而提高設(shè)計(jì)效率[2]。問(wèn)題是對(duì)軟件設(shè)計(jì)模式中問(wèn)題的前因后果進(jìn)行描述，問(wèn)題的提出有助于設(shè)計(jì)人員更好的抱我軟件設(shè)計(jì)，問(wèn)題可能是對(duì)軟件模式中特定的設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行描述，例如怎樣用對(duì)象表示算法，問(wèn)題是軟件設(shè)計(jì)模式中影響設(shè)計(jì)效果的一個(gè)重要因素，在進(jìn)行模式設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于問(wèn)題部分有時(shí)必須滿足一定的條件才能進(jìn)行設(shè)計(jì)。解決方案描述了軟件設(shè)計(jì)中各個(gè)組成部分，它是針對(duì)設(shè)計(jì)模式中存在問(wèn)題的一種有效解決方法。

解決方案中的各種元素可以應(yīng)用在多種不同的場(chǎng)合。效果描述了模式應(yīng)用的效果及使用模式應(yīng)權(quán)衡的問(wèn)題。盡管我們描述設(shè)計(jì)決策時(shí)，并不總提到模式效果，但它們對(duì)于評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)選擇和理解使用模式的代價(jià)及好處具有重要意義。軟件效果大多關(guān)注對(duì)時(shí)間和空間的衡量，它們也表述了語(yǔ)言和實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。因?yàn)閺?fù)用是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的要素之一，所以模式效果包括它對(duì)系統(tǒng)的靈活性、擴(kuò)充性或可移植性的影響，顯式地列出這些效果對(duì)理解和評(píng)價(jià)這些模式很有幫助。

2.軟件設(shè)計(jì)模式的重要性

計(jì)算機(jī)技術(shù)作為當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物，是先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，在我國(guó)社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中有著積極的作用。計(jì)算機(jī)軟件的使用越來(lái)越普遍，為我國(guó)當(dāng)代企事業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提供了保障[3]。但是在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境中，人們對(duì)軟件設(shè)計(jì)模式中代碼的復(fù)用性、軟件模式的可維護(hù)性的需求越來(lái)越高。為此對(duì)軟件模式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)有著重大作用。軟件設(shè)計(jì)模式不僅可以增加代碼的復(fù)用性，提高軟件模式的可維護(hù)性，同時(shí)為設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)思路，節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率，從而滿足我國(guó)當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的需要。

3.軟件設(shè)計(jì)模式分類

3.1 結(jié)構(gòu)模式

結(jié)構(gòu)模式是對(duì)軟件系統(tǒng)中的基本結(jié)構(gòu)組織進(jìn)行描述。它是一種處理對(duì)象與模式結(jié)構(gòu)的組成形式。結(jié)構(gòu)模式提供一些子系統(tǒng)，制定他們的職責(zé)，并制定出一定模式規(guī)則將這些子系統(tǒng)組織起來(lái)，從而為設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)思路，滿足用戶的需求。

3.2 創(chuàng)建模式

創(chuàng)建模式的核心思想就是將一個(gè)復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建算法與它的部件以及組裝方式分離，使得構(gòu)建算法和組裝方式可以地獨(dú)立存在[4]。在創(chuàng)建模式中，用戶端不需要負(fù)責(zé)對(duì)象的創(chuàng)建和組裝，軟件系統(tǒng)會(huì)將對(duì)象的創(chuàng)建交由具體的創(chuàng)建者，把組裝的任務(wù)交給專門負(fù)責(zé)部件組裝的人員，從而明確了軟件系統(tǒng)中各個(gè)類的職責(zé)。創(chuàng)建模式主要有組裝類、創(chuàng)建者、抽象產(chǎn)品等部分組成。在創(chuàng)建模式中，軟件程序代碼不依賴具體的對(duì)象，因此當(dāng)用戶在創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象時(shí)，利用原來(lái)的代碼就可以完成對(duì)象的創(chuàng)建。復(fù)用同樣的構(gòu)建算法可以創(chuàng)建不同的表示，不同的構(gòu)建過(guò)程可以復(fù)用相同的部件組裝方式。

3.3 行為模式

行為模式是從大量的實(shí)際行為中總結(jié)出來(lái)作為行為的理論標(biāo)準(zhǔn)。在軟件設(shè)計(jì)模式中，行為模式只對(duì)軟件模式中的算法以及對(duì)象之間的職責(zé)分配情況進(jìn)行描述。行為模式對(duì)人在執(zhí)行某種任務(wù)行為的抽象概括，用來(lái)衡量以及分析人們的行為動(dòng)作。在行為軟件設(shè)計(jì)模式中，它所描述的不僅僅是對(duì)象的設(shè)計(jì)模式，同時(shí)還是對(duì)象與描述類之間的模式。

4.軟件設(shè)計(jì)模式的使用

為了迎合當(dāng)代人們對(duì)軟件代碼的復(fù)用需求以及軟件模式的可維護(hù)性，設(shè)計(jì)人員對(duì)軟件模式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，將軟件設(shè)計(jì)模式進(jìn)行分類，其次就是要選擇合適的設(shè)計(jì)模式運(yùn)用到具體的環(huán)境中去。

4.1 設(shè)計(jì)模式的選擇

隨著我國(guó)當(dāng)前軟件設(shè)計(jì)模式的研究不斷深入，設(shè)計(jì)模式越來(lái)越多，不同的環(huán)境對(duì)設(shè)計(jì)模式的需求也會(huì)不同，正確的選擇設(shè)計(jì)模式可以為設(shè)計(jì)人員提供許多便利。首先要理解問(wèn)題需求，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)模式所針對(duì)的問(wèn)題，選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｊ?。其次，研究組內(nèi)模式，對(duì)組內(nèi)的意圖、目的進(jìn)行相關(guān)分析。最后尋找解決方案，在對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析之后，需要對(duì)問(wèn)題的可行性選擇合適的設(shè)計(jì)模式。

4.2 設(shè)計(jì)模式的使用

在選擇好設(shè)計(jì)模式后，就是將設(shè)計(jì)模式應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中。在使用設(shè)計(jì)模式的時(shí)候必須遵循的一個(gè)原則就是循序漸進(jìn)。首先根據(jù)設(shè)計(jì)模式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，了解設(shè)計(jì)模式之間的協(xié)作關(guān)系，同時(shí)還要弄清楚這種設(shè)計(jì)模式使用什么樣的環(huán)境，其設(shè)計(jì)的目的與意圖是什么，其次，在了解了設(shè)計(jì)模式的結(jié)構(gòu)、意圖以及適用范圍之后，選擇好模式參與者的名字，確保設(shè)計(jì)模式在應(yīng)用中統(tǒng)一。再次，建立起設(shè)計(jì)模式中各元素之間的關(guān)系，明晰他們之間的接口，在設(shè)計(jì)模式中要弄清數(shù)據(jù)與對(duì)象引用的實(shí)際變量。最后就是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行模式內(nèi)職務(wù)與協(xié)作的操作。

5.結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，模式設(shè)計(jì)這一概念已經(jīng)被廣大設(shè)計(jì)人員所接受，并在實(shí)際的軟件設(shè)計(jì)中得到了廣泛的使用。在進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)活動(dòng)中，有一些設(shè)計(jì)在在起始階段能夠工作的很好，對(duì)著項(xiàng)目的進(jìn)展，經(jīng)常需要對(duì)已有的代碼進(jìn)行變換，而原有的設(shè)計(jì)模式已經(jīng)不能很好的滿足工作的需求，使用設(shè)計(jì)模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。

設(shè)計(jì)模式是針對(duì)問(wèn)題的產(chǎn)生而提出的一種解決方案，它可以幫助設(shè)計(jì)人員理清設(shè)計(jì)思路，為設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)方法，一旦設(shè)計(jì)人員理解了一個(gè)設(shè)計(jì)模式的意圖、動(dòng)機(jī)，那么在設(shè)計(jì)過(guò)程中，就很容易的發(fā)現(xiàn)適用于我們自己的設(shè)計(jì)模式，從而大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，并且可以得到一個(gè)比較理想的設(shè)計(jì)方案，滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]張曉東，閆新慶，李勇敢.Observer軟件設(shè)計(jì)模式在Delphi中的實(shí)現(xiàn)[J].河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2001（04）.

[2]王越超，姚娛.探討軟件設(shè)計(jì)模式背后的科學(xué)方法與科學(xué)哲學(xué)[J].廣州城市職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（01）.

[3]呂雪峰，趙軍芬.嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)模式研究與應(yīng)用[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2007（10）.

[4]饒一梅，王治寶，王秀峰.軟件設(shè)計(jì)模式及其在Java類庫(kù)中的典型實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2002（04）.

作者簡(jiǎn)介：王飛（1982—），男，河南鄭州人，河南省工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)校教師，研究方向：計(jì)算機(jī)視覺(jué)及軟件工程。