2021最后一次更文挑战：软件设计模式的产生背景

软件设计模式

本节是学习后续内容的基础。 全面介绍了软件设计模式的概念和特点、软件设计模式的基本要素，并对GoF的23种设计模式进行了介绍。

软件设计模式背景

“设计模式”一词最初并没有出现在软件设计中，而是用于建筑领域的设计中。

1977年，美国著名建筑师、加州大学伯克利分校环境结构中心主任克里斯托弗·亚历山大（ ）在其著作《建筑模式语言：城镇、建筑、结构（A：城镇）》中描述了一些常见的建筑。 ” 提出设计问题并提出 253 种设计城镇、社区、房屋、花园、房间等的基本模式。

1979年，他的另一本经典著作《建筑的永恒之道》（The Way of ）进一步强化了设计模式的思想，为后续的建筑设计指明了方向。

1987年，Kent Beck和Ward 首先将 的模式思想应用到图形用户界面的生成中，但并没有引起软件界的注意。

直到 1990 年，软件工程界才开始讨论设计模式的话题。 后来又举办了很多设计模式的研讨会。

1995年，埃里克·伽马（Eric Gamma）、理查德·赫尔姆（Helm）、拉尔夫·约翰逊（Ralph）、约翰·威利斯迪斯（John）四位作者联合出版了《设计模式：可重用面向对象软件的基础》一书（： - ）本教程包含23种设计模式。这是设计模式领域的里程碑事件，导致了软件设计模式的突破。这四位作者在软件开发界也被匿名称为“四人帮” （GoF）。

时至今日，狭义的设计模式仍然是本教程介绍的23种经典设计模式。

软件设计模式的概念和意义

软件设计模式的定义有很多种，有的是从模式的特性来解释的，有的是从模式的作用来解释的。 本教程给出的定义得到了大多数学者的认可，并从以下两个方面进行了解释。

⒈软件设计模式的概念

软件设计模式（ ），也称为设计模式，是一组被重复使用、为大多数人所熟知的分类和编目的代码设计经验。 它描述了软件设计过程中反复出现的一些问题及其解决方案。 换句话说，就是解决特定问题的一系列套路。 是前人代码设计经验的总结。 具有一定的通用性，可以重复使用。 其目的是提高代码的可重用性、代码的可读性和代码的可靠性。

⒉学习设计模式的意义

设计模式的本质是面向对象设计原则的实际应用，以及对类的封装、继承和多态性以及类的关联和组合关系的充分理解。 正确使用设计模式具有以下优点。

▪ 可以提高程序员的思维、编程和设计能力。

▪ 使程序设计更加标准化，代码编写更加工程化，大大提高了软件开发效率，缩短了软件开发周期。

▪ 使设计的代码具有高度的可重用性、可读性、可靠性、灵活性和可维护性。

当然，软件设计模式只是一个指南。 在具体的软件开发中，必须根据所设计的应用系统的特点和要求进行适当的选择。 对于简单的程序开发来说，编写一个简单的算法比引入某种设计模式更容易。 但对于大型项目的开发或者框架设计，显然使用设计模式来组织代码会更好。

软件设计模式的基本要素

软件设计模式使人们能够更轻松、更方便地重用成功的设计和架构。 它们通常包括以下基本要素：模式名称、别名、动机、问题、解决方案、效果、结构、模式角色、合作关系、实现方法、适用性、已知应用、例程、模式扩展和相关模式等。要素包括以下4个主要部分。

⒈模式名称

每个模式都有自己的名称，通常用一两个词来描述，可以根据模式的问题、特点、解决方案、功能和效果来命名。 模式名称（）有助于我们理解和记忆模式，也方便我们讨论自己的设计。

⒉问题

()描述了该模式的应用上下文，即何时使用该模式。 它解释了设计问题以及问题的原因和后果，以及必须满足的一系列先决条件。

⒊解决方案

模式问题的解决方案（）包括设计的组成部分、它们之间的相互关系以及它们各自的职责和协作方法。 因为模式就像一个模板，可以应用于许多不同的情况，所以解决方案并不描述具体的、具体的设计或实现，而是提供设计问题的抽象描述以及如何将其与一般含义的元素结合起来（类或对象的组合）来解决这个问题。

⒋效果

描述该模式的应用效果以及使用该模式时应权衡的问题，即该模式的优点和缺点。 主要关注时间和空间的衡量，以及该模型对系统的灵活性、可扩展性、可移植性的影响，同时也考虑其实现问题。 明确列出这些影响 () 对于理解和评估这些模式有很大帮助。