軟件設(shè)計(jì)模式分析

摘? 要：針對(duì)問(wèn)題場(chǎng)景中如何選擇與之相匹配的模式方案，討論了軟件工程中的模式思想，同時(shí)分析了特定場(chǎng)合中如何尋找、套用合適的問(wèn)題解決方案，最后深入闡述幾種常用模式方案的原理以及語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)模型;思想復(fù)用;門面;適配器;模板方法

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）07-0092-02

Abstract： Aiming at how to choose the matching pattern scheme in the problem scenario， this paper discusses the pattern idea in software engineering， and analyzes how to find and apply the appropriate problem solution in a specific situation. Finally， the principles and grammatical structures of several commonly used pattern schemes are described in detail.

Keywords： design model; thought reuse; facade; adapter; template method

1 概述

模式方案也稱之為設(shè)計(jì)模式，是編程界的重要基石，其本質(zhì)上是一套問(wèn)題的解決方案，體現(xiàn)了思想級(jí)別的成果復(fù)用，在軟件開發(fā)生命周期不斷縮短，軟件產(chǎn)品通過(guò)用性、擴(kuò)展性、復(fù)用性要求越來(lái)越高的今天，其日益受到人們的重視。

2 軟件設(shè)計(jì)模式的類型

設(shè)計(jì)模式最早是在1990年由Erich Gamma等程序員提出，靈感源自從建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，進(jìn)而引入到軟件工程開發(fā)中來(lái)。在傳統(tǒng)的編程領(lǐng)域，模式方案眾多，多達(dá)二三十套，每一種都包含特定的思想與智慧，使復(fù)雜的場(chǎng)景簡(jiǎn)單化。以下對(duì)幾種常用的設(shè)計(jì)模式作深入全面的分析。

2.1 門面模式（Facade）

門面模式也叫層面模式，是指不同的模塊或系統(tǒng)間進(jìn)行交互時(shí)，通過(guò)代理接口的形式進(jìn)行，而不是直接交互。門面模式使得系統(tǒng)間通信變得標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一，極大地降低了系統(tǒng)的耦合，非常有利系統(tǒng)的移植、擴(kuò)充、維護(hù)、復(fù)用等。

門面模式的提出是為了解決系統(tǒng)對(duì)外通過(guò)過(guò)程中，耦合性過(guò)高的問(wèn)題?？紤]這樣一個(gè)問(wèn)題，有兩個(gè)開發(fā)小組：WEB前端開發(fā)小組、應(yīng)用系統(tǒng)后臺(tái)開發(fā)小組，每個(gè)小組有十個(gè)程序員，若兩個(gè)小組的交互采用組員直接通信，兩個(gè)組間將會(huì)產(chǎn)生100種交互方式，非常不利于對(duì)項(xiàng)目經(jīng)理（PM）對(duì)兩個(gè)開發(fā)小組的管理。如果在兩個(gè)開發(fā)小組之間各指定某個(gè)人作為組長(zhǎng)，兩小組之間的通信通過(guò)組長(zhǎng)來(lái)做門面進(jìn)行交互，那么兩個(gè)小組間只有一種交互方式，就能極大的降低了PM對(duì)項(xiàng)目組管理的難度。

門面模式結(jié)構(gòu)如圖1所示，在一個(gè)商店模塊中有Drink（飲料）、Food（食品）、Toy（玩具）等商品，同時(shí)有一個(gè)Saleman（店員）類作為商店模塊的門面，當(dāng)外部的Customer（顧客）類要購(gòu)買商店中商品時(shí)，則通過(guò)店員門面類提供的sale方法，來(lái)統(tǒng)一操作相關(guān)業(yè)務(wù)行為，顧客類不能直接操作商店模塊中的所有組件（類）。

2.2 適配器模式（Adapter）

適配器模式是指形式不兼容的組件通過(guò)中間類的整合，使其能為第三方接口服務(wù)。適配器模式的提出是為了解決程序設(shè)計(jì)過(guò)程中接口不兼容問(wèn)題，提升模塊的協(xié)作效應(yīng)，同時(shí)增強(qiáng)了軟件的復(fù)用能力。

適配器模式如何讓不兼容接口間一起協(xié)同工作呢？考慮這樣的一個(gè)場(chǎng)景，來(lái)自A國(guó)家的商人要尋購(gòu)買某種商品，來(lái)自B國(guó)家的商人則要出售該種商品，但兩個(gè)商人因?yàn)檎Z(yǔ)言之間的障礙無(wú)法溝通，生意無(wú)法達(dá)成;這時(shí)引入一個(gè)第三方翻譯作為溝通的中介，在這個(gè)翻譯的幫助下，最終達(dá)成交易，那么這個(gè)中介翻譯的作用一個(gè)語(yǔ)言的適配器角色適配器模式的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示，有一個(gè)手機(jī)（Mobile）類使用的是電池直流電源供電，現(xiàn)在有一個(gè)家用電源（Home_Power）只能提供交流電源，Mobile類與Home_Power類不兼容，不能直接協(xié)協(xié)同工作，現(xiàn)在通過(guò)電源配置器類（Electricity_Adapter）的轉(zhuǎn)換來(lái)使他們能夠工作起來(lái)（交流電轉(zhuǎn)換為直流電）。首先，Electricity_Adapter繼承了Mobile類并覆蓋unchange_electricity方法，并在此方法中調(diào)用Home_Power類的change_electricity方法，因而Electricity_Adapter就成了兩者間的轉(zhuǎn)換類，當(dāng)用戶（User）通過(guò)Mobile來(lái)調(diào)用unchange_electricity方法時(shí)，通過(guò)Electricity_Adapter的轉(zhuǎn)換就能讓Home_Power的change_electricity方法為其工作，從面達(dá)到協(xié)同工作的目的。

2.3 模板方法（Template Method）

模板方法也叫算法模板，是指在基類中先定義整體的算法結(jié)構(gòu)，然后在子類中實(shí)現(xiàn)具體細(xì)節(jié)的算法組合過(guò)程。模板方法在很多主流的框架中有廣泛的應(yīng)用，此模式提出是為已集成系統(tǒng)或模塊增加算法靈活性。

模板方法是如何做到不改變算法結(jié)構(gòu)的前提下而又能靈活集成其它的算法呢？其原理如圖3所示。在程序員要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行編程操作時(shí)，在流程上都是按照三個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：（1）連接上數(shù)據(jù)庫(kù);（2）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作;（3）關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)。無(wú)論是何種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，開頭都是建立連接，結(jié)尾則關(guān)閉空閑連接，不同的是中間環(huán)節(jié)的操作語(yǔ)法，因而針對(duì)具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)重載相關(guān)的算法即可。

在如圖4所示的一個(gè)求職場(chǎng)景中，基類Hr中包含三個(gè)抽象方法：投簡(jiǎn)歷（resume）、測(cè)試（quize）、面談（chat），及一個(gè)實(shí)體方法：求職（applyJob），此方法對(duì)面試流程進(jìn)行了算法定義，如先resume、再quize、最后chat;求職者類LiQin與HeJia繼承Hr類，并實(shí)現(xiàn)基類的抽象方法，即在子類具體實(shí)現(xiàn)各個(gè)面試環(huán)節(jié)的過(guò)程，每個(gè)求職者主體面試流程是一致的，但具體細(xì)節(jié)卻是不一致，因?yàn)槊嬖嚨膷徫?、資歷等因素不一樣的原因。以上算法準(zhǔn)備好就可以開始進(jìn)行一場(chǎng)求職面試（Interview），Interview對(duì)象直接通過(guò)求職者類（LiQin、HeJia）調(diào)用Hr類的applyJob方法即可實(shí)現(xiàn)求職過(guò)程。

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)模式是實(shí)踐的抽象集成，是一套完整、成熟的思想理論，其最終目標(biāo)是要達(dá)到軟件復(fù)用。本文從理論方面舉例論證了設(shè)計(jì)模式的思想精華，同時(shí)從應(yīng)用方面論述了其使用場(chǎng)景，如何把理論思想與融合在系統(tǒng)架構(gòu)中是本文下一步的研究方向。

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