1.设计模式简介

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课程目标

• 理解松耦合设计思想
• 掌握面向对象设计原则
• 掌握重构技巧法改善设计
• 掌握GOF核心设计模式

什么是设计模式

“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动”
——Christopher Alexan

GOF设计模式

《设计模式：可复用面向对象软件的基础》

“可复用”才是设计模式的目标。

• 历史性著作《设计模式：可复用面向对象软件的基础》一书中描述了23种经典面向对象设计模式，创立了模式在软件设计中的地位。
• 由于《设计模式》一书确定了设计模式的地位，通常所说的设计模式隐含的表示“面向对象设计模式”。但并不意味着“设计模式”就等于“面向对象设计模式”。

从面向对象谈起

底层思维：向下，如何把握机器底层从微观理解对象构造

• 语言构造
• 编译转换
• 内存模型
• 运行机制

程序员：与上下两者沟通，起到连接、转化的作用

抽象思维：向上，如何将我们的周围世界抽象为程序代码

• 面向对象
• 组件封装
• 设计模式
• 架构模式

深入理解面向对象

• 向下：深入理解三大面向对象机制

• 封装：隐藏内部实现

• 继承：复用现有代码

• 多态：改写对象行为

• 向上：深刻把握面向对象机制所带来的抽象意义，理解如何使用这些机制来表达现实世界，掌握什么是“好的面向对象设计”

软件设计固有的复杂性

建筑商从来不会去想给一栋已建好的100层高的楼房底下再新修一个小地下室——这样做花费极大而且注定要失败。然而令人惊奇的是，软件系统的用户在要求作出类似改变时却不会仔细考虑，而且他们认为这只是需要简单编程的事
——Grady Booch in 《Object-Oriented Analysis and Design with Applications》

软件设计复杂的根本原因

变化：

• 客户需求的变化
• 技术平台的变化
• 开发团队的变化
• 市场环境的变化

如何解决复杂性？

分解：
人们面对复杂性有一个常见的做法：即分而治之，将大问题分解为多个小问题，将复杂问题分解为多个简单问题。

抽象：
更高层次来讲，人们处理复杂性有一个通用的技术，即抽象。
由于不能掌握全部的复杂对象，我们选择忽视它的非本质细节，而去处理泛化和理想化了的对象模型。

结构化VS.面向对象demo

分解示例：

//Shape1.h

class Point{
public:
    int x;
    int y;
};

class Line{
public:
    Point start;
    Point end;

    Line(const Point& start, const Point& end){
        this->start = start;
        this->end = end;
    }

};

class Rect{
public:
    Point leftUp;
    int width;
    int height;

    Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
        this->leftUp = leftUp;
        this->width = width;
        this->height = height;
    }

};

//增加
class Circle{


};


//MainForm1.cpp

class MainForm : public Form {
private:
    Point p1;
    Point p2;

    vector<Line> lineVector;
    vector<Rect> rectVector;
    //改变
    vector<Circle> circleVector;

public:
    MainForm(){
        //...
    }
protected:

    virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);
    virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);
    virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);
};


void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
    p1.x = e.X;
    p1.y = e.Y;

    //...
    Form::OnMouseDown(e);
}

void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
    p2.x = e.X;
    p2.y = e.Y;

    if (rdoLine.Checked){
        Line line(p1, p2);
        lineVector.push_back(line);
    }
    else if (rdoRect.Checked){
        int width = abs(p2.x - p1.x);
        int height = abs(p2.y - p1.y);
        Rect rect(p1, width, height);
        rectVector.push_back(rect);
    }
    //改变
    else if (...){
        //...
        circleVector.push_back(circle);
    }

    //...
    this->Refresh();

    Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){

    //针对直线
    for (int i = 0; i < lineVector.size(); i++){
        e.Graphics.DrawLine(Pens.Red,
            lineVector[i].start.x, 
            lineVector[i].start.y,
            lineVector[i].end.x,
            lineVector[i].end.y);
    }

    //针对矩形
    for (int i = 0; i < rectVector.size(); i++){
        e.Graphics.DrawRectangle(Pens.Red,
            rectVector[i].leftUp,
            rectVector[i].width,
            rectVector[i].height);
    }

    //改变
    //针对圆形
    for (int i = 0; i < circleVector.size(); i++){
        e.Graphics.DrawCircle(Pens.Red,
            circleVector[i]);
    }

    //...
    Form::OnPaint(e);
}

抽象示例：

//Shape2.h

class Shape{
public:
    virtual void Draw(const Graphics& g)=0;
    virtual ~Shape() { }
};


class Point{
public:
    int x;
    int y;
};

class Line: public Shape{
public:
    Point start;
    Point end;

    Line(const Point& start, const Point& end){
        this->start = start;
        this->end = end;
    }

    //实现自己的Draw，负责画自己
    virtual void Draw(const Graphics& g){
        g.DrawLine(Pens.Red, 
            start.x, start.y,end.x, end.y);
    }

};

class Rect: public Shape{
public:
    Point leftUp;
    int width;
    int height;

    Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
        this->leftUp = leftUp;
        this->width = width;
        this->height = height;
    }

    //实现自己的Draw，负责画自己
    virtual void Draw(const Graphics& g){
        g.DrawRectangle(Pens.Red,
            leftUp,width,height);
    }

};

//增加
class Circle : public Shape{
public:
    //实现自己的Draw，负责画自己
    virtual void Draw(const Graphics& g){
        g.DrawCircle(Pens.Red,
            ...);
    }

};

//MainForm2.cpp

class MainForm : public Form {
private:
    Point p1;
    Point p2;

    //针对所有形状
    vector<Shape*> shapeVector;

public:
    MainForm(){
        //...
    }
protected:

    virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);
    virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);
    virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);
};


void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
    p1.x = e.X;
    p1.y = e.Y;

    //...
    Form::OnMouseDown(e);
}

void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
    p2.x = e.X;
    p2.y = e.Y;

    if (rdoLine.Checked){
        shapeVector.push_back(new Line(p1,p2));
    }
    else if (rdoRect.Checked){
        int width = abs(p2.x - p1.x);
        int height = abs(p2.y - p1.y);
        shapeVector.push_back(new Rect(p1, width, height));
    }
    //改变
    else if (...){
        //...
        shapeVector.push_back(circle);
    }

    //...
    this->Refresh();

    Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){

    //针对所有形状
    for (int i = 0; i < shapeVector.size(); i++){

        shapeVector[i]->Draw(e.Graphics); //多态调用，各负其责
    }

    //...
    Form::OnPaint(e);
}

结论：当出现变化时，如需求变更，第二种设计方法需要改变的地方很少，复用性很好，而第一种设计方法的复用性很差

软件设计的目标

什么是好软件设计？软件设计的金科玉律：

复用！

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