01-设计模式简介-学习笔记_设计模式李建忠视频

C++设计模式

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整理自李建忠老师的《C++设计模式》视频教程

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01-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
• 掌握重构技法改善设计
• 掌握GOF核心设计模式

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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 Alexander

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GOF 设计模式

• 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地表示“面向对象设计模式”。但这并不意味“设计模式”就等于“面向对象设计模式”。

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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
  • 运行时机制
• 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

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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”

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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。——Object-Oriented Analysis and Design with Applications(by Grady Booch)

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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

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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。

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结构化 VS. 面向对象

show me the code

// C++的一般设计原则
// 数据设置为private:
// 一个类放在一个文件中 …
// 为了演示的方便可能没有遵守这些规范

C++中所有的继承，推荐使用public继承，绝大多数都使用public继承

某些数据和接口需要给给子类使用，设置为protected

本类使用的数据和接口，设置为private

• 分解(实例代码)

//-----------------------------------------------------------------//
//点
class Point{
public:
	int x;
	int y;
};

//线
class Line{
public:
	Point start;
    Point end;

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

};

//矩形
class Rect{
private:
	Point leftUp;
    int width;
	int height;
public:
	Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
        this->leftUp = leftUp;
        this->width = width;
		this->height = height;
    }

};

//增加 ！！！
//圆
class Circle{

};


//-----------------------------------------------------------------//
//窗口类 表单类
class MainForm : public Form {
private:
	Point p1;
	Point p2;

	vector<Line> lineVector;//线
	vector<Rect> rectVector;//矩形
	//改变！！！
	vector<Circle> circleVector;//圆

public:
	MainForm(){}  //构造函数
    
protected:

	virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);//鼠标按下
	virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);  //鼠标抬起
	virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);    //界面被刷新时
};


void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e)//鼠标按下
{
	p1.x = e.X;
	p1.y = e.Y;//鼠标按下时取第一个点p1

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

void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e)  //鼠标抬起
{
	p2.x = e.X;
	p2.y = e.Y;//鼠标抬起时取第二个点p1

	if (rdoLine.Checked)//选择画线
	{
		Line line(p1, p2);
		lineVector.push_back(line);
	}
	else if (rdoRect.Checked)//选择画矩形
	{
		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);
	}

	//刷新
	this->Refresh();

	Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e)   //界面被刷新时
{

	//针对直线
	for (int i = 0; i < lineVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawLine(Pens.Red,//比如画红色的线
			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);
}
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• 抽象(实例代码)
• 设计模式的目标：复用！

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


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

// C++中所有的继承，推荐使用public继承，绝大多数都使用public继承

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);
	}

};

//当需求变更时，这种设计方法，几乎只有此处需要改变(增加)
//也就是重用性得到了很高的提升，复用性高
//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,
			...);
	}

};

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

	//针对所有形状
    //父类指针指向子类对象
	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;

    //如果使用工厂模式，这部分可以统一处理，当需求变更时就不需要更改了
	if (rdoLine.Checked){
		shapeVector.push_back(new Line(p1,p2));//记得释放
	}
	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));//记得释放
	}
	//改变！！！ 如果使用工厂模式，这部分也可以不改变
	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);
}
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软件设计的目标

什么是好的软件设计？软件设计的金科玉律：复用！

复用！

抽象是为了复用！

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