从面向对象的设计模式看软件设计

从面向对象的设计模式看软件设计

前些天发了一篇《如此理解面向对象编程》的文章,然后引起了大家的热议。然后我在微博上说了一句——“那23个经典的设计模式和OO半毛钱关系没有,只不过人家用OO来实现罢了……OO的设计模式思想和Unix的设计思想基本没什么差别”,结果引来了一点点争议。所以,我写下这篇文章把我的观点说明一下。我希望这样可以让大家更容易地理解什么是设计模式。我顺便帮OO和 Unix/Linux搞搞基

什么是模式

在正式说明GoF的那23个经典的设计模式其实和OO关系不大并和Unix的设计思想很相似的这个观点之前,让我先来说说什么是模式?设计模式的英文是Design Pattern,模式是Pattern的汉译。所谓Pattern就是一种规则,或是一种模型,或是一种习惯。Pattern这个东西到处都是,并不只有技术圏子里才有。比如:

  • 文章有文章的Pattern。如新闻有新闻的Pattern(第一段话简述了整个新闻),诗歌总是抒情的,论文总是死板的,讲稿总是高谈的,漫画总是幽默的,……
  • 小说有小说的Pattern。比如,
    • 武侠小说必然要整个武林大会,整几个NB的武功和大师,分个正派和反派,还有一个或数个惊天阴谋,坏人总是要在一开始占尽优势,好人总是要力挽狂澜……
    • 言情小说总是要有第三者,总是要有负心人,里面的女子总是要哭得死去活来,但又痴心不改,……
  •  新闻联播的模式是:头10分钟领导很忙,中间10分钟人民很幸福,后10分钟国外很乱。中国政府官方宣传稿也模式也很明显,各种赞美,口号,胜利,总是要坚持个什么,团结个什么,迈向个什么,某某精神,某某思想,群众情绪稳定,不明真相,等等……
  • 春节的模式是,回家,吃饺子,放个鞭炮,给压岁钱,同学聚会…… 同学聚会的模式基本上都是在饭桌上回忆一下校园时光,比较一下各自的当前处境,调戏一下女同学……
  • …… ……

这就是Pattern,只要你细心观察,你会发现这世间有很多很多的Pattern。

GoF的23个设计模式

设计模式》这本书中,GoF这四个人总结了23个经典的面向对象的设计模式,某中有5个创建模式,7个结构模式,11个行为模式。很多人都会觉得这是面向对象的设计模式,很多人也觉得非面向对象不能用这些模式。我觉得这是一种教条主义。就像《那些流行的编程方法》中的“设计模式驱动型编程”一样,就像《如此理解面向对象》一样的那么的滑稽。

好了,回到我的论点——“GoF的这23个设计模式和OO关系不大,并且和Unix的设计思想基本一致,只不过GoF用OO实现了它们”,就像我上面说过的那些生活中的Pattern一样,只要你仔细思考,你会发现这23个设计模式在我们的生活和社会中也能有他们的身影。而且也一样可以用OO的方式实现之。

让我们来看看这23个经典的设计模式中的几个常用的模式:

Factory 模式,这个模式可能是是个人都知道的模式。这个模式在现实社会中就像各种工厂一样,工厂跨界的不多,基本上都是在生产同一类的产品,有的生产汽车,有的生产电视,有的生产衣服,有的生产卫生纸……基本上来说,一个生产线上只有做同一类的东西。这和Factory模式很相似。编程中,像内存池,线程池,连接池等池化技术都是这个模式,当然,Factory给你的一个对象,而不单单只是资源,factory创建出来的对象都有同样的接口可以被多态调用。这其实和Unix把所有的硬件都factory成文件一样,并提供了read/write等文件操作来让你操作任意设备的I/O

Abstract Factory:抽象工厂这个模式是创建一组有同一主题的不同的类。这个模式在现实社会当中也有很多例子,比如:

  • 移动公司的合约机计划,88套餐(通话100分钟,短信100条,彩信,20条,上网200M),128套餐(通话200分钟,短信150条,彩信50条,上网500M)……
  • 家里的装修,总是要有厨卫,有门,有灯,有沙发,有茶几,有床,有衣柜,有电视,有冰箱,有洗衣机……,这些都是必需的,只是每个家庭里的具体装修不一样。
  • Diablo游戏中的Normal,Hard,Nightmare,Hell模式,这些模式的怪和场景和故事情况都差不多,就是每个场景的怪物和装备的属性不一样。或是WarCraft中的地图就是一个Abstract Factory模式(注:Warcraft的地图什么都能干)。这和学校中的小学,初中,高中,大学差不多,都是一样的学习环境,一样的教学方式,一样的教室,都要期中考和期末考,都有班长和科代表,就是学的东西的难度不一样,但基本上都是语文,英语,数,理,化,还有永远都有的政治课。学校就是一个抽象工厂。

这就是抽象工厂的业务模型(或是:Business Pattern),你觉得是不是不一定非要用OO来实现这样的模式?(我们思考一下,我们会不会被先入为主了,觉得不会OO都不知道怎么实现了),不用OO,用相同格式但内容不同的配置文件是不是也能实现?在Unix下,抽象工厂这个模式在Unix下就像是/etc/rcX.d下的那些东西,1代表命令行单用户,2,代表命令行多用户,3代表命令行多用户完整模式启动,5代表图形界面启动,0代表关机,6代表重启,你要切换的话,init <X>就行了

Prototype模式,原型模式,复制一个类的实现。这个模式在现实中的例子也有很多:传真,复印,都是这个模式。Unix进程和Github项目的Fork就是一种。进程fork明显不是OO的模型(参看:关于Fork的一道面试题)。用非OO的方法同样可以实现这个模式。

Singleton模式,单例模式。生活中,公司只有一个CEO,法律限制你只能有一个老婆,你只能有一个身份证号,一个TCP端口只能被一个进程使用,等等。软件开发方面,并不一定只有OO才能做到,你可以用一个全局变量,一个中心服务器,甚至可以使用行政手段来约束开发中不会出现多个实例。Unix下实现单例进程的一个最常用的实践是在进程启动的时候用“(S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)”模式打开一个“锁文件”

Adapter模式,适配器模式。可以兼容欧洲美国中国的插头或插座,万能读卡器,可以播放各种格式多媒体文件的插放器,可以解析FTP/HTTP/HTTPS/等网络协议的浏览器,可以兼容各大银行的银联接口、支付宝、Paypal、VISA等银行接口,可以适配各种后端的解释器的Nginx或Apache,等等。用非OO的编程方式就是重新包装成一个标准接口。这个模式很像Unix下的/dev下的那些文件,操作系统把系统设备适配成文件,于是你就�