《Head First设计模式》读书笔记

前言：本文是记录我在阅读《Head First设计模式》这本书时，做得相关笔记，相关示例代码地址：design-patterns。由于本书不是将设计原则和设计模式分开讲述的，而是在讲一个设计模式之前，会引出一个设计原则，我在做笔记时进行了分类，可以看该文的目录，需要学习设计模式详情建议查看原书，希望本文对你了解设计模式有所帮助。

第一章要点

• 知道面向对象（OO）基础，并不足以让你设计出良好的面向对象（OO）系统
• 良好的OO设计必须具备可用复用、可扩充、可维护三个热性
• 模式可以让我们建造出具有良好的OO设计质量的系统
• 模式被认为是历经验证的OO设计经验
• 模式不是代码，而是针对设计问题的通用解决方案，你把它们应用到特定的应用中
• 模式不是被发明，而是被实现
• 大多数的模式和原则，都着眼于软件变化的主题
• 大多数的模式都允许系统局部改变独立于其他部分
• 我们通常把系统中，会变化的部分抽出来封装
• 模式让开发人员之间有共享的语言，最大化沟通的价值

第二章要点

• 观察者模式定义了对象之间一对多的关系
• 主题（也就是可观察者）用一个共同的接口来更新观察者
• 观察者和可观察者之间用松耦合方式结合（loosecoupling），可观察者不知道观察者的细节，只知道观察者实现了观察者接口
• 使用此模式时，你可从被观察者处推（push）或拉（pull）数据（然而，推的方式被认为更“正确”）
• 有多个观察者时，不可以依赖特定的通知顺序
• Java有多种观察者模式的实现，包括了通用的java.util.Observable
• 要注意java.util.Observable实现上所带来的一些问题。
• 如果有必要的话，可以实现自己的Observable，这并不难，不要害怕
• Swing大量使用观察者模式，许多GUI框架也是如此

第三章知识要点

• 继承属于扩展形式之一，但不见得是达到弹性设计的最佳方式。
• 在我们的设计中，应该允许行为可以被扩展，而无须修改现有的代码。
• 组合和委托可用于在运行时动态地加上新的行为。
• 除了继承，装饰者模式也可以让我们扩展行为。
• 装饰者模式意味着一群装饰者类，这些类用来包装具体组件
• 装饰者类反映出被装饰的组件类型（事实上，他们具有相同的类型，都经过接口或继承实现）
• 装饰者可以在被装饰者的行为前面与/或后面加上自己的行为，甚至将被装饰者的行为整个取代掉，而达到特定的目的。
• 你可以用无数个装饰者包装一个组件。
• 装饰者一般对组件的客户是透明的，除非客户程序依赖于组件的具体类型。
• 装饰者会导致设计中出现许多小对象，如果过度使用，会让程序变得很复杂。

第四章知识要点

• 所有的工厂都是用来封装对象的创建
• 简单工厂，虽然不是真正的设计模式，但仍不失为一个简单的方法，可以将客户程序从具体类中解耦
• 工厂方法使用继承：把对象的创建委托给了子类，子类实现工厂方法来创建对象
• 抽象工厂使用对象组合：对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方法中
• 所有工厂模式都通过减少应用程序和具体类之间的依赖促进松耦合
• 工厂方法允许类将实例化延迟到子类进行
• 抽象工厂创建相关的对象家族，而不需要依赖他们的具体类
• 依赖倒置原则，指导我们避免依赖具体类型，而要尽量依赖抽象
• 工厂是很有威力的技巧，帮助我们针对抽象编程，而不要针对具体类编程

第五章知识要点

• 单例模式确保程序中一个类最多只有一个实例
• 单例模式也提供访问这个实例的全局点
• 在Java中 实现单例模式需要私有的构造器、一个静态变量和一个静态方法
• 确定在性能和资源上的限制，然后小心地选择合适的方案来实现单例，以解决多线程问题（我们必须认定所有的程序都是多线程的）
• 小心，你如果使用多个类加载器，可能会导致单例失效而产生多个实例
• 如果不是采用的jdk1.5或以上版本，双重检查加锁实现会失效
• 如果是使用的jdk1.2或之前的版本，你必须建立单例注册表，以免垃圾收集器将单例回收

第六章知识要点

• 命令模式将发出请求的对象和执行请求的对象解耦
• 在被解耦的两者之间是通过命令对象进行沟通的。命令对象封装了接收者和一个或一组动作
• 调用者通过调用命令对象的execute()发出请求，这会使得接收者的动作被调用
• 调用者可以接受命令当作参数，甚至在运行时动态地进行
• 命令可以支持撤销，做法是实现一个undo()方法来回到execute()方法执行之前的状态
• 宏命令是命令的一种简单的延申，允许调用多个命令。宏方法也支持撤销
• 实际操作时，很常见使用“聪明”的命令对象，也就是直接实现了请求，而不是将工作委托给接收者
• 命令也可以用来实现日志和事务系统

第七章知识要点

• 当需要使用一个现有的类而其并不符合你的需要时，就使用适配器
• 当需要简化并统一一个很大的接口或者一群复杂的接口时，使用外观
• 适配器改变接口以符合客户的期望
• 外观将客户从一个复杂的子系统中解耦
• 实现一个适配器可能需要一番功夫，也可能不费功夫，视目标接口的大小与复杂度而定
• 实现一个外观，需要将子系统组合到外观中，然后将工作委托给子系统执行
• 适配器模式有两种形式：对象适配器和类适配器。类适配器需要用到多继承
• 你可以为一个子系统实现一个以上的外观
• 适配器将一个对象包装起来以改变其接口；装饰者将一个对象包装以增加新的行为和责任；而外观将一群对象”包装“起来以简化其接口

第八章知识要点

• “模板方法”定义了算法的步骤，把这些步骤的实现延迟到子类
• 模板方法模式为我们提供了一种代码复用的重要技巧
• 模板方法的抽象类可以定义具体方法，抽象方法和钩子
• 抽象方法由子类实现
• 钩子是一种方法，它在抽象类中不做事，或者只做默认的事情，子类可以去选择要不要覆盖它
• 为了防止子类改变模板方法中的算法，可以将模板方法声明为final
• 好莱坞原则告诉我们，将决策权放在高层模块中，以便决定如何以及何时调用底层模块
• 你将在真实世界代码中看到模板方法的许多变体，不要期望他们全都是一眼就可以被你认出的
• 策略模式和模板方法模式都封装算法，一个用组合，一个用继承
• 工厂方法是模板方法的一个特殊版本

第九章知识要点

• 迭代器允许访问聚合的元素，而不需要暴露它的内部结构
• 迭代器将遍历聚合的工作封装进一个对象中
• 当使用迭代器的时候，我们依赖聚合提供遍历
• 迭代器提供了一个通用的接口，让我们遍历聚合的项，当我们编码使用集合的项时，就可以使用多态机制
• 我们应该努力让一个类只分配一个责任
• 组合模式提供一个结构，可同时包含个别对象和组合对象
• 组合模式允许客户对个别对象以及组合对象一视同仁
• 组合结构内的任意对象称为组件，组件可以是组合，也可以是叶子节点

第十章知识要点

• 状态模式允许一个对象基于内部状态而拥有不同的行为
• 和程序状态机（PSM）不同，状态模式用类代表状态
• Context会将行为委托给当前状态对象
• 通过将每个状态封装进一个类，我们把以后需要做的任何改变格局变化了
• 状态模式和策略模式有相同的类图，但他们的意图不一样
• 策略模式通常会用行为或算法来配置Context类
• 状态模式允许Context随着状态的改变而改变行为
• 状态转换可以由State类或Context类控制
• 使用状态模式通常会导致设计类的数目大量增加
• 状态类可以被多个Context实例共享

第十一章知识要点

• 代理模式为另一个对象提供代表，以便控制客户对对象的访问，管理访问的方式有多种
• 远程代理管理客户和远程对象之间的交互
• 虚拟代理控制访问实例化开销大的对象
• 保护代理基于调用者控制对对象方法的访问
• 代理模式有多种变体，例如：缓存代理、同步代理、防火墙代理和写入时复制代理
  • 防火墙代理：控制网络资源的访问，保护主题免于“坏客户”的侵害
  • 智能引用代理：当主题被引用时，进行额外的动作，例如计算一个对象被引用的次数
  • 缓存代理：为开销大的运算结果提供暂时的存储，它允许多个客户共享结果，以减少计算和网络延迟
  • 同步代理：在多线程情况下为主题提供安全的访问
  • 复杂隐藏代理：用来隐藏一个类的复杂集合的复杂度，并进行访问控制。有时候也称为外观代理。复杂隐藏代理和外观模式是不一样的，因为代理控制访问，而外观模式只提供另一组接口
  • 写入时复制代理：用来控制对象的复制，方法是延迟对象的复制，直到客户真的需要为止，这是虚拟代理的变体。
• 代理在结构上类似装饰者，但是目的不同
• 装饰者模式为对象加上行为，而代理则是控制访问
• Java内置的代理支持，可以根据需要建立动态代理，并将所有调用分配到所选的处理器
• 就和其它的包装者一样，代理会造成你得设计中类得数目增加

设计原则

1. 把会变化的部分取出并封装起来，以便以后可以轻易地扩充此部分，而不影响不需要变化的其他部分
2. 针对接口编程，而不是针对实现编程
3. 多用组合，少用继承
4. 为了交互对象之间的松耦合设计而努力
5. 开放-关闭原则：类应该对扩展开放，对修改关闭
6. 依赖倒置原则：要依赖抽象，不要依赖具体类。不能让高层组件依赖底层组件。
   • 几个指导方针帮助实现该原则：
     • 变量不可以持有具体类的引用。如果使用new,就会持有具体类的引用，你可以改用工厂来避开这样的做法
     • 不要让类派生自具体类。如果派生自具体类，你就会依赖具体类，请派生自一个抽象（接口或抽象类）。
     • 不要覆盖基类中已实现的方法。如果覆盖基类已实现的方法，那么你得基类就不是一个真正适合被继承的抽象，基类中已实现的方法，应该由所有的子类共享。
7. 最少知道原则：只和你的密友谈话
   • 几个指导方针帮助实现该原则：在该对象的方法内，我们只应该调用属于以下范围的方法：
     • 该对象本身
     • 被当作方法的参数而传递进来的对象
     • 此方法所创建或实例化的任何对象
     • 对象的任何组件：把”组件“想象成被任何实例变量所引用的任何对象，换句话说，把这想象成”有一个(HAS-A)“关系
8. 好莱坞原则：别调用（打电话给）我们，我们会调用（打电话给）你
   • 换句话说就是：高层组件对待底层组件的方式就是“别调用我们，我们会调用你”
   • 底层组件绝对不可以直接调用高层组件
9. 单一责任：一个类应该只有一个引起变化的原因
   • 内聚：用来度量一个类或模块紧密地达到单一目的或责任
   • 当一个模块或一个类被设计成只支持一组相关的功能时，我们说它具有高内聚，反之，当被设计成支持一组不相关的功能时，我们说它具有低内聚

设计模式

1. 策略模式：定义了算法族，分别封装起来，让他们之间可以相互替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户
2. 观察者模式： 定义了对象之间一对多的依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新
3. 装饰者模式：动态地将责任附加到对象上，若要扩展功能，装饰者提供了比继承更有弹性的替代方案
4. 工厂方法模式：定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类把实例化推迟到子类
5. 抽象工厂模式：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类
6. 单例模式：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点
7. 命令模式：将“请求”封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志参数化其他对象。命令模式也可以支持撤销的操作
8. 适配器模式：将一个类得接口，转换成客户期望的另一个接口。适配器让原本接口不兼容的类可以合作无间
9. 外观模式：提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口。外观定义了一个高层接口，让子系统更容易使用
10. 模板方法：在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法的某些步骤。
11. 迭代器模式：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部的表示
12. 组合模式：允许你将对象组合成树形结构来表现“整体/部分”层次结构。组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及对象组合。
13. 状态模式：允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像改变了它的类
14. 代理模式：为另一个对象提供一个替身或占位符以访问这个对象