0. Introduction
接觸設(shè)計(jì)模式有兩年時(shí)間了，但一直沒(méi)有系統(tǒng)整理過(guò)，為了不至于讓自己的思維被繁瑣的工作一點(diǎn)點(diǎn)禁錮，還是決定總結(jié)一下，為了能夠真正做到有所收獲，整個(gè)系列會(huì)按照GoF的Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software的行文思路，但不會(huì)照本宣科就是了，Wikipedia上關(guān)于23種設(shè)計(jì)模式的介紹非常全面，CSDN上也可以下載中/英文電子檔，因此很多套話、類圖一概省去。
最早接觸設(shè)計(jì)模式的時(shí)候，難免被各種模式的聯(lián)系和區(qū)別所困擾，從教科書的分析可以得到模式之間形式上的不同。但這樣對(duì)于領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)模式意義不大，因?yàn)槲覀冋莆漳Ｊ降哪康氖菫榱巳跁?huì)貫通，靈活運(yùn)用，以對(duì)開(kāi)發(fā)有所幫助。
稍微成規(guī)模的OO程序，會(huì)有大量對(duì)象，其中很多實(shí)體對(duì)象之間存在著父子、兄弟關(guān)系，對(duì)象的創(chuàng)建提升為一種模式。其好處在于設(shè)計(jì)模式本身所宣稱的reusable，這就像堆積木蓋房子一樣，堆的好的情況下，換一換門窗便是另一番風(fēng)景。
關(guān)于實(shí)現(xiàn)，我不會(huì)為了厘清模式間的區(qū)別而刻意使用相似代碼實(shí)現(xiàn)，相反，我會(huì)根據(jù)模式本身的適用情況舉例，而且大量代碼基于SourceMaking。
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1. Creational Design Patterns(DP)
創(chuàng)建型DP抽象了類和對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程，GoF給出了5種創(chuàng)建型DP：Abstract Factory、Builder、Factory Method、Builder、Prototype、Singleton。
2. Abstract Factory
意圖：提供一個(gè)創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對(duì)象的接口，而無(wú)需指定它們具體的類。
1) 只提供了一個(gè)創(chuàng)建接口，其返回值為具體產(chǎn)品：如AbstractProduct *Client::CreateProduct(AbstractFactory &factory);
2) 接口的參數(shù)是一個(gè)工廠對(duì)象（AbstractFactory &factory）的引用，參數(shù)類型（AbstractFactory）為抽象基類，調(diào)用時(shí)根據(jù)需要傳入具體工廠對(duì)象即可；
3) 接口內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一系列相關(guān)或相互依賴對(duì)象（抽象產(chǎn)品）的創(chuàng)建：當(dāng)傳入具體工廠時(shí)，接口實(shí)現(xiàn)的就是一系列具體產(chǎn)品的創(chuàng)建；
4) 創(chuàng)建的產(chǎn)品立即返回（CreateProduct）。
參與者：
• AbstractFactory
— 聲明一個(gè)創(chuàng)建抽象產(chǎn)品對(duì)象的操作接口。
• ConcreteFactory
— 實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建具體產(chǎn)品對(duì)象的操作。
• AbstractProduct
— 為一類產(chǎn)品對(duì)象聲明一個(gè)接口。
• ConcreteProduct
— 定義一個(gè)將被相應(yīng)的具體工廠創(chuàng)建的產(chǎn)品對(duì)象。
— 實(shí)現(xiàn)AbstractProduct接口。
• Client
— 僅使用由AbstractFactory和AbstractProduct類聲明的接口。
代碼：
class AbstractFactory
{
public:
virtual AbstractProduct *MakePartA() = 0;
virtual AbstractProduct *MakePartB() = 0;
virtual AbstractProduct *MakePartC() = 0;
virtual AbstractProduct *AddPart(const AbstractProduct *pPart) = 0;
};
AbstractProduct *Client::CreateProduct(AbstractFactory &factory)
{
AbstractProduct *pProduct = factory.CreateProduct();
AbstractProduct *pPartA = factory.MakePartA();
AbstractProduct *pPartB = factory.MakePartB();
AbstractProduct *pPartC = factory.MakePartC();
factory.AddPart(pPartA);
factory.AddPart(pPartB);
factory.AddPart(pPartC);
return pProduct;
}
int main(void)
{
Client client;
ConcreteFactory factory;
client.CreateProduct(factory);
return 0;
}
3. Builder
意圖：將一個(gè)復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過(guò)程可以創(chuàng)建不同的表示。
1) director提供抽象產(chǎn)品創(chuàng)建接口：如void Director::Construct();
2) 不同產(chǎn)品使用同一創(chuàng)建過(guò)程，由director指定特定builder以生產(chǎn)不同產(chǎn)品；
3) 接口內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一個(gè)復(fù)雜對(duì)象（抽象產(chǎn)品）的創(chuàng)建：當(dāng)傳入具體工廠時(shí)，接口實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)復(fù)雜的具體產(chǎn)品的創(chuàng)建；
4) 創(chuàng)建的產(chǎn)品并不立即返回，創(chuàng)建完畢后返回，或使用接口（GetProduct）提取結(jié)果。
參與者：
• Builder
— 為創(chuàng)建一個(gè)Product對(duì)象的各個(gè)部件指定抽象接口。
• ConcreteBuilder
— 實(shí)現(xiàn)Builder的接口以構(gòu)造和裝配該產(chǎn)品的各個(gè)部件。
— 定義并明確它所創(chuàng)建的表示。
— 提供一個(gè)檢索產(chǎn)品的接口。
• Director
— 構(gòu)造一個(gè)使用Builder接口的對(duì)象。
• Product
— 表示被構(gòu)造的復(fù)雜對(duì)象。ConcreteBuilder創(chuàng)建該產(chǎn)品的內(nèi)部表示并定義它的裝配過(guò)程。
— 包含定義組成部件的類，包括將這些部件裝配成最終產(chǎn)品的接口。
代碼：
class Builder
{
public:
virtual void MakePartA() = 0;
virtual void MakePartB() = 0;
virtual void MakePartC() = 0;
Product *GetProduct() { return _product; }
protected:
Product *_product;
};
class Director
{
public:
void setBuilder(Builder *b) { _builder = b; }
void Construct();
private:
Builder *_builder;
};
void Director::Construct()
{
_builder.MakePartA();
_builder.MakePartB();
_builder.MakePartC();
}
int main(void) {
ConcreteBuilderA concreteBuilderA;
ConcreteBuilderB concreteBuilderB;
Director director;
Product *pProduct;
director.SetBuilder(&concreteBuilderA);
director.Construct();
pProduct = concreteBuilderA.GetProduct();
pProduct->Show();
director.SetBuilder(&concreteBuilderB);
director.Construct();
pProduct = concreteBuilderB.GetProduct();
pProduct->Show();
return 0;
}
4. Factory Method
意圖：定義一個(gè)用于創(chuàng)建對(duì)象的接口，讓子類決定實(shí)例化哪一個(gè)類。Factory Method使一個(gè)類的實(shí)例化延遲到其子類。
1) 看得出該模式其實(shí)就是C++的多態(tài)特性，借繼承實(shí)現(xiàn)。因此，其別名為虛構(gòu)造器（ Virtual Constructor）；
2) 作為模式與C++多態(tài)特性不同的是，Creator可以定義工廠方法的缺省實(shí)現(xiàn)，完成缺省操作，MFC大量使用了這一思想。
參與者：
• Product
— 定義工廠方法所創(chuàng)建的對(duì)象的接口。
• ConcreteProduct
— 實(shí)現(xiàn)Product接口。
• Creator
— 聲明工廠方法，該方法返回一個(gè)Product類型的對(duì)象。Creator也可以定義一個(gè)工廠方法的缺省實(shí)現(xiàn)，它返回一個(gè)缺省的ConcreteProduct對(duì)象。
— 可以調(diào)用工廠方法以創(chuàng)建一個(gè)Product對(duì)象。
• ConcreteCreator
— 重定義工廠方法以返回一個(gè)ConcreteProduct實(shí)例。
代碼：
ConcreteProduct *ConcreteCreator::FactoryMethod()
{
ConcreteProduct *pProduct = new ConcreteProduct;
return pProduct;
}
Product *Creator::FactoryMethod()
{
Product *pProduct = new Product;
return pProduct;
}
int main(void) {
Creator creator;
ConcreteProduct *pProduct;
pProduct = creator.FactoryMethod();
pProduct->Show();
return 0;
}
5. Prototype
意圖：用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類，并且通過(guò)拷貝這些原型創(chuàng)建新的對(duì)象。
1) 創(chuàng)建不再通過(guò)工廠新類繼承（inheritance），而是通過(guò)委托（delegation）；
2) 根通拷貝原型實(shí)例創(chuàng)建新對(duì)象。
參與者：
• ProtoType
— 聲明一個(gè)克隆自身的接口。
• ConcreteProtoType
— 實(shí)現(xiàn)一個(gè)克隆自身的操作。
• Client
— 讓一個(gè)原型克隆自身從而創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象。
代碼：
class ProtoType
{
public:
virtual void Draw();
virtual ProtoType *Clone() = 0;
virtual void Initialize();
};
class ProtoTypeA: public ProtoType
{
public:
virtual ProtoType *Clone()
{
return new ProtoTypeA;
}
};
class ProtoTypeB: public ProtoType
{
public:
virtual ProtoType *Clone()
{
return new ProtoTypeB;
}
};
class Client
{
public:
static ProtoType *Clone( int choice );
private:
static ProtoType *s_prototypes[3];
};
ProtoType* Client::s_prototypes[] = { 0, new ProtoTypeA, new ProtoTypeB };
ProtoType *Client::Clone(int choice)
{
return s_prototypes[choice]->Clone();
}
6. Singleton
意圖：保證一個(gè)類僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪問(wèn)它的全局訪問(wèn)點(diǎn)。
1) 用靜態(tài)成員函數(shù)保證上述意圖。
參與者：
• Singleton
— 定義一個(gè)Instance操作，允許客戶訪問(wèn)它的唯一實(shí)例。Instance是一個(gè)類操作（即C++中的一個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)）。
— 可能負(fù)責(zé)創(chuàng)建它自己的唯一實(shí)例。
代碼：
class Singleton
{
public:
static Singleton *GetInstance()
{
if (!s_instance)
s_instance = new Singleton;
return s_instance;
}
void Run() {}
private:
static Singleton *s_instance;
Singleton() {} // Singleton cannot be created outside.
};
Singleton *GetSingleton(void)
{
return Singleton::GetInstance();
}
int main(void)
{
GetSingleton()->Run();
return 0;
}
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代碼寫的都比較簡(jiǎn)單，基本可以將各種模式之間的不同體現(xiàn)出來(lái)了。