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侯捷再次受邀C++設(shè)計(jì)模式企業(yè)培訓(xùn)

發(fā)布時(shí)間:2014.05.11

4月22-24日,艾威培訓(xùn)再次為杭州某企業(yè)提供了C++設(shè)計(jì)模式培訓(xùn)課程,此次培訓(xùn)課程原定40人的培訓(xùn)規(guī)模,猛增至120余人旁聽,大家均表示能夠聽到侯老師的精湛的技術(shù)講解實(shí)屬不宜,都不想放棄此次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。侯捷老師C++培訓(xùn)課程列表
該課程結(jié)合實(shí)際代碼和應(yīng)用,對(duì)實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)非常有益。引用部分學(xué)員參加侯捷老師的培訓(xùn)內(nèi)容及心得如下:
???? 面向?qū)ο笾械暮铣珊屠^承關(guān)系
通常擴(kuò)展一個(gè)類的功能主要有兩種方式,一種是大家很熟悉的繼承(inheritance),另一種就是合成(composition),很多初學(xué) OO(面向?qū)ο螅┎⒂幸恍┙?jīng)驗(yàn)都很容易搞混這個(gè)的區(qū)別,其實(shí)很簡(jiǎn)單,繼承是解決Is-a的問題,而合成是解決Has-a的問題。比如說小鳥有兩個(gè)翅膀,就 是合成,而鳥是一種飛禽,就是繼承了,設(shè)計(jì)一個(gè)“小鳥”的類,它繼承自”飛禽”,就具有“飛”的特性,但要用合成的方法“包含”一個(gè)“翅膀”的類才具有真 正“飛”的功能。
別看這兩個(gè)定義很簡(jiǎn)單,其實(shí)很多人都犯過錯(cuò)誤,包括Java類庫(kù)的設(shè)計(jì)者,他們就把Properties直接“繼承”自Hashtable了,這里其實(shí)應(yīng)該用“合成”。
講到合成,就應(yīng)該說說聚合(Aggregation),它是描述整體和局部的關(guān)系,合成其實(shí)是一種“強(qiáng)烈”的聚合,它與局部具有相同的生命周期, “容納”局部的“對(duì)象”,而聚合只是“容納”局部的一個(gè)“指針”。比如說,人和腦袋就是合成,而汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)就是聚合,改裝汽車可以任意替換更好的發(fā)動(dòng) 機(jī),而人的腦袋就不行(目前是這樣:)
聚合在UML中是以空心棱形的箭頭表示,合成是以實(shí)心棱形的箭頭表示。
還有一種關(guān)系叫委托(Delegation),委托是一種讓合成(composition)變得像繼承(inheritance)的復(fù)用能力一樣強(qiáng) 大的方式。(a way of making composition as powerful for reuse as inheritance [Lie86, JZ91] )在委托中,兩個(gè)對(duì)象在處理一個(gè)請(qǐng)求的時(shí)候發(fā)生關(guān)聯(lián):一個(gè)接收的對(duì)象委派操作給它的委托對(duì)象。這跟子類(subclass)延遲請(qǐng)求(deferring requests)給它的父類(parent class)來(lái)實(shí)現(xiàn)類似。但是在繼承里,一個(gè)被繼承的操作(inherited operation)通過this成員變量能夠經(jīng)常引用到那個(gè)接收的對(duì)象。為了在委托里達(dá)到同樣的效果,接受者傳遞它自己給它的委托者,以便被委托的操作 能夠引用到這個(gè)接收者。
再說一下繼承(Inheritance),它是將基類(base-class)所有一切(包括 private )都繼承下來(lái),所以假如你想實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的類,只想繼承一部分,就用合成(Composition)別用繼承?;蛘吒M(jìn)一步來(lái)講,如果你想改造一個(gè)類,想改 造一些接口(interface),也建議用合成,通過轉(zhuǎn)調(diào)內(nèi)部對(duì)象的方法實(shí)現(xiàn),別用虛函數(shù)(virtual function)。這是非常符合_基本的OCP設(shè)計(jì)原則(Open-Closed Principle ,開閉原則)的方式了。
???? 類的構(gòu)造和析構(gòu)
類的構(gòu)造和析構(gòu)是_基礎(chǔ)的知識(shí)了,任何一個(gè)類的對(duì)象產(chǎn)生和銷毀都必須有這兩個(gè)步驟,但是它們是如何工作的,編譯器是如何制造缺省的ctor和dtor的,估計(jì)少有人關(guān)注了。
一個(gè)類的對(duì)象的產(chǎn)生,會(huì)依次從它_里面的類開始構(gòu)造,同一個(gè)類會(huì)跟據(jù)內(nèi)部類成員定義的順序依次構(gòu)造。類對(duì)象的銷毀的過程則相反?;惖臉?gòu)造器會(huì)在用 戶定義的ctor之前調(diào)用,基類的析構(gòu)則是在用戶定義的dtor之后進(jìn)行。熟悉這些過程,非常有利于設(shè)計(jì)出_的類庫(kù),也不容易出現(xiàn)內(nèi)存泄露和資源耗盡等 問題。下面舉個(gè)例子更容易理解:
更復(fù)雜的繼承關(guān)系以及多重繼承的構(gòu)造和析構(gòu)過程類似,有興趣的人可以寫程序測(cè)試:)
還有一個(gè)問題,編譯器會(huì)在什么時(shí)候自動(dòng)產(chǎn)生ctor和dtor的呢,又是如何產(chǎn)生的呢
其實(shí)很簡(jiǎn)單,當(dāng)你沒有寫缺省構(gòu)造函數(shù)(default constructor)和缺省析構(gòu)函數(shù)(default destructor)的時(shí)候,編譯器就會(huì)給你自動(dòng)生成一個(gè),換句話說,任何類都有構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),雖然有時(shí)候什么都不做,還有復(fù)制構(gòu)造函數(shù) (copy ctor)也會(huì)自動(dòng)生成。但是如何產(chǎn)生會(huì)跟你的類的成員有關(guān)。如果成員都是原生類型,還有如果類成員也全部為原生類型,ctor將只會(huì)跟普通變量定義的初 始化一樣,給一個(gè)初值,dtor則什么都不做,copy ctor則會(huì)使用內(nèi)存復(fù)制(memcpy)的方式復(fù)制對(duì)象。如果成員包含一個(gè)或多個(gè)類成員,而且至少有一個(gè)類成員定義有缺省構(gòu)造方法,則產(chǎn)生的ctor會(huì) 依次調(diào)用每個(gè)成員的ctor。dtor和copy-ctor產(chǎn)生方法類似。(詳見《Inside the C++ Object Model》)
???? 多態(tài)(Polymorphism)和虛函數(shù)(Virtual function)
多態(tài)是面向?qū)ο蟮幕咎匦?,C++里是通過virtual關(guān)鍵詞來(lái)提供的,它是通過在類對(duì)象里加入vtbl虛函數(shù)表來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這一點(diǎn)相信大部分程序 員都很清楚,不過怎么做到多態(tài)功能估計(jì)了解的不多了。要詳細(xì)了解,還請(qǐng)閱讀《 Inside the C++ Object Model》一書,下面簡(jiǎn)單介紹一下原理。
一般編譯都會(huì)給包含有virtual function的類頭部(有的編譯也會(huì)放到底部,比如 VC )增加一個(gè)成員vptr指針,指向一個(gè) vtbl 虛函數(shù)表,為定長(zhǎng)數(shù)組,大小是所有帶virtual的函數(shù)數(shù)目再加 1 。虛函數(shù)指針從 vtbl[1] 開始,按照定義順序,指向特定的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。如果子類定義了父類中帶virtual的函數(shù),則vtbl相應(yīng)的指針指向子類的函數(shù)實(shí)現(xiàn),否則就指向父類的實(shí) 現(xiàn)。另外再說明一點(diǎn),其中vtbl[0]是有別的用途,用來(lái)存放類型信息,做dynamic_cast 用途。
仍以上面的例子為例,如下的代碼編譯器是如何處理:
A *p = new D(); // up-cast
p->vfunc1(); // 編譯器會(huì)轉(zhuǎn)化為如下代碼
(*(p->vptr))[n](p); // n 為編譯期確定的固定數(shù),即相應(yīng) virtual function
// 所在位置
需要牢記一點(diǎn),總是讓 base class 擁有 virtual destructor 。因?yàn)楫?dāng)如下操作時(shí)
delete p;
如果A和B的析構(gòu)函數(shù)不是虛函數(shù),則不會(huì)調(diào)用子類D的dtor,就有可能造成內(nèi)存泄露或者資源沒有釋放等嚴(yán)重問題。如果給base class加了virtual dtor,由于有多態(tài)的特性,就會(huì)自動(dòng)調(diào)用subclass的dtor,接下來(lái)就會(huì)上面的介紹,依次調(diào)用各個(gè)base class的 dtor,因而就沒有問題了。
C++ template即模板技術(shù)是實(shí)現(xiàn)泛型編程技術(shù)的,能夠使得寫一份代碼可以應(yīng)用到類似用途的不同地方。模板技術(shù)其實(shí)原理比較簡(jiǎn)單,但是使用還是比較復(fù)雜 的,看看 STL 源碼就知道了,如果還不相信,再看看Boost代碼好了,會(huì)把你搞得暈頭轉(zhuǎn)向。候捷老師把這個(gè)技術(shù)講解得非常清楚易懂,還具體分析了 STL 里各個(gè)大組件的運(yùn)作原理,我這里就不講述了,基本都是源碼的剖析,請(qǐng)閱讀候捷老師的《STL源碼剖析》一書。
???? C++template和STLcontainers
在講解STL中用模板如何實(shí)現(xiàn)function class(實(shí)現(xiàn)函數(shù)功能的類,在stl_functions.h)中。有這樣一段代碼

template <class _Operation>

class binder1st

?: public unary_function<typename _Operation::second_argument_type,

????????????????????????? typename _Operation::result_type> {

protected:

?_Operation op;

?typename _Operation::first_argument_type value;

public:

?binder1st(const _Operation& __x,

??????????? const typename _Operation::first_argument_type& __y)

????? : op(__x), value(__y) {}

?typename _Operation::result_type

?operator()(const typename _Operation::second_argument_type& __x) const {

??? return op(value, __x);

?}

};

有人提出上面_Operation op;為什么不定義為引用,如_Operation &op;呢。我的想法如下,因?yàn)闃?gòu)造方法為
binder1st(const _Operation& __x, // 這里為const類型
const typename _Operation::first_argument_type& __y)
傳入的參數(shù)為const類型,這時(shí)不應(yīng)在本調(diào)用方法(這里是構(gòu)造方法)之外使用引用或指針指向它,因?yàn)閹onst T &t的參數(shù)一般情況都視為臨時(shí)對(duì)象,很有可能是在方法調(diào)用的時(shí)候臨時(shí)產(chǎn)生的,比如說自動(dòng)轉(zhuǎn)型產(chǎn)生的臨時(shí)對(duì)象都是const T &類型,它的生命周期都在此方法調(diào)用期間內(nèi),方法調(diào)用結(jié)束即被銷毀,所以就不能在方法外部用引用或指針之類指向它了。舉例來(lái)說,可能比較容易理 解,比如大家常用的string類,假如有一個(gè)方法和調(diào)用如下:
void func(const string &s);
func("abcdfd");
這個(gè)時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)型行為,編譯器會(huì)做如下處理
func(string("abcdfd"));
即產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)的string對(duì)象,這個(gè)對(duì)象是以const類型傳入的。假如你的方法定義改成如下
void func(string &s);
現(xiàn)在大部分編譯器嚴(yán)格的處理都會(huì)報(bào)錯(cuò),以前的VC6就不會(huì),但是好像_新的VC2005 也報(bào)錯(cuò)了。
這是其中一個(gè)原因,還有一個(gè)原因我認(rèn)為是_Operation類只是一個(gè) function class,沒有成員,所以做復(fù)制構(gòu)造也不會(huì)有多大的開銷,基本不會(huì)影響效率。再加模板和inline方法的處理,編譯器經(jīng)過優(yōu)化,應(yīng)該都不會(huì)產(chǎn)生臨時(shí)對(duì) 象了,所以也不必用引用了。不過我覺得_重要是上面_個(gè)原因。
???? 內(nèi)存池和小對(duì)象分配器(memory pool,small object allocator)
候捷老師在內(nèi)存池方面也有很豐富的研究經(jīng)驗(yàn),他基本將目前主流的內(nèi)存池實(shí)作都剖析了一遍,介紹了它們各自的特點(diǎn),以及如何與上層框架的配合。內(nèi)存池 是一個(gè)非?;A(chǔ)也非常關(guān)鍵的底層庫(kù),一般大型的框架自己都帶有一個(gè)內(nèi)存池庫(kù),比如STL、MFC等。即使在目前內(nèi)存比較便宜的今天,內(nèi)存資源也是_寶貴的 系統(tǒng)資源之一,設(shè)計(jì)一個(gè)_的內(nèi)存池對(duì)提高系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性都非常有幫助,尤其是設(shè)計(jì)專門針對(duì)小內(nèi)存對(duì)象(一般低于128字節(jié))的分配器非常重要,因?yàn)?這樣對(duì)象分配和釋放非常頻繁,只用簡(jiǎn)單的malloc()和free()來(lái)處理非常影響效率,不是一個(gè)_的設(shè)計(jì)。下面我簡(jiǎn)要介紹一下目前主流內(nèi)存池設(shè)計(jì) 的特點(diǎn),以及我自己的想法,另外再加一個(gè)候捷老師沒提到ACE中的內(nèi)存池管理器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
???? SGI STL中的內(nèi)存分配器(allocator)
SGI STL 的 allocator 應(yīng)該是目前設(shè)計(jì)__的 C++ 內(nèi)存分配器之一了,它的運(yùn)作原理候捷老師在《STL源碼剖析》里講解得非常清楚?;舅悸肥窃O(shè)計(jì)一個(gè)free_list[16]數(shù)組,負(fù)責(zé)管理從8 bytes到128 bytes 不同大小的內(nèi)存塊(chunk),每一個(gè)內(nèi)存塊都由連續(xù)的固定大小(fixed size block)的很多chunk組成,并用指針鏈表串接起來(lái)。比如說
free_list[3]->start_notuse->next_notuse->next_notuse->...->end_notuse;
當(dāng)用戶要獲取此大小的內(nèi)存時(shí),就在free_list的鏈表找一個(gè)_近的free chunk回傳給用戶,同時(shí)將此chunk從free_list里刪除,即把此chunk前后chunk指針鏈結(jié)起來(lái)。用戶使用完釋放的時(shí)候,則把此 chunk放回到free_list中,應(yīng)該是放到_前面的start_free的位置。這樣經(jīng)過若干次allocator和deallocator 后,free_list中的鏈表可能并不像初始的時(shí)候那么是chunk按內(nèi)存分布位置依次鏈接的。假如free_list中不夠時(shí),allocator會(huì) 自動(dòng)再分配一塊新的較大的內(nèi)存區(qū)塊來(lái)加入到free_list鏈表中。
可以自動(dòng)管理多種不同大小內(nèi)存塊并可以自動(dòng)增長(zhǎng)的內(nèi)存池,這是 SGI STL 分配器設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。
??? Loki中的小對(duì)象分配器(small object allocator)
Loki的分配器與 SGI STL的原理類似,不同之處是它管理free_list不是固定大小的數(shù)組,而是用一個(gè)vector來(lái)實(shí)現(xiàn),因此可以用戶指定fixed size block的大小,不像 SGI STL是固定_大128 bytes的。另外它管理free chunks的方式也不太一樣,Loki是由一列記錄了free block位置等信息的Chunk類的鏈表來(lái)維護(hù)的,free blocks則是分布在另外一個(gè)連續(xù)的大內(nèi)存區(qū)間中。而且free Chunks也可以根據(jù)使用情況自動(dòng)增長(zhǎng)和減少合適的數(shù)目,避免內(nèi)存分配得過多或者過少。
Loki的分配器使用也不太一樣,可以直接調(diào)用,如下
SmallObjAllocator myAlloc(2048, 256); // 參數(shù) 1 為 chunk size
// 參數(shù) 2 為 max fixed size block size
// 可以用于小于 256 bytes 的各種大小內(nèi)存的分配
void *p1 = (void*)myAlloc.Allocate(20);
void *p2 = (void*)myAlloc.Allocate(100);
void *p3 = (void*)myAlloc.Allocate(256);
void *p4 = (void*)myAlloc.Allocate(300); // 大于 256 將轉(zhuǎn)交給系統(tǒng)處理
myAlloc.Deallocate(p1,20);
myAlloc.Deallocate(p2,100);
myAlloc.Deallocate(p3,256);
myAlloc.Deallocate(p4,300);
???? MFC的CPlex和CPtrList(扮演memory pool角色)
CPlex任務(wù)比較簡(jiǎn)單,只負(fù)責(zé)管理一大塊memory并串接起來(lái),用戶每次獲取都返回一大塊。分割由使用者(如Collection classes , CFixedAlloc)將這一大塊切割為一個(gè)個(gè)小的內(nèi)存塊。
CPtrList 則負(fù)責(zé)管理這些切割后的小內(nèi)存塊,這一點(diǎn)有點(diǎn)類似 Loki 中的 free Chunks ,不過要簡(jiǎn)單多了。
MFC還有一個(gè)類叫CFixedAlloc,它是提供給應(yīng)用類來(lái)分配固定大?。ǜ鶕?jù)具體應(yīng)用類的大小)的內(nèi)存分配器。通過在應(yīng)用類中定義 DECLARE_FIXED_ALLOC(Foo)和IMPLEMENT_FIXED_ALLOC(Foo)兩個(gè)宏來(lái)實(shí)現(xiàn)。
???? Boost的object_pool
Boost中的object_pool也是一個(gè)可以根據(jù)用戶具體應(yīng)用類的大小來(lái)分配內(nèi)存塊的,也是通過維護(hù)一個(gè) free nodes 的鏈表來(lái)管理的??梢宰詣?dòng)增加 nodes塊,初始是32個(gè)nodes,每次增加都以兩倍數(shù)向 system heap 要內(nèi)存塊。 object_pool 管理的內(nèi)存塊需要在其對(duì)象銷毀的時(shí)候才返還給 system heap 。
ACE 中的 ACE_Cached_Allocator 和 ACE_Free_List
ACE 框架中也有一個(gè)可以維護(hù)固定大小的內(nèi)存塊的分配器,原理與上面講的內(nèi)存池都差不多。它是通過在ACE_Cached_Allocator中定義個(gè) Free_list鏈表來(lái)管理一個(gè)連續(xù)的大內(nèi)存塊的,里面包含很多小的固定大小的未使用的區(qū)塊(free chunk),同時(shí)還使用ACE_unbounded_Set維護(hù)一個(gè)已使用的chuncks,管理方式與上面講的內(nèi)存池類似。也可以指定chunks的 數(shù)目,也可以自動(dòng)增長(zhǎng),定義大致如下所示:

template<class T>

class ACE_Cached_Allocator : public ACE_New_Allocator<T> {

public:

??? // Create a cached memory pool with @a n_chunks chunks

??? // each with sizeof (TYPE) size.

??? ACE_Cached_Allocator(SIZET n_chunks = ACE_DEFAULT_INIT_CHUNKS);

??? T* allocate();

??? void deallocate(T* p);

private:

??? // List of memory that we have allocated.

??? Fast_Unbounded_Set<char *> _allocated_chunks;

??? // Maintain a cached memory free list.

??? ACE_Cached_Free_List<ACE_Cached_Mem_Pool_Node<T> > _free_list;

};

???? 設(shè)計(jì)模式
_后一個(gè)主題重點(diǎn)講講設(shè)計(jì)模式,設(shè)計(jì)模式現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用很廣泛了,可以說是無(wú)處不在。設(shè)計(jì)模式現(xiàn)在對(duì)程序員是非常的重要,甚至到了不懂設(shè)計(jì)模式就不算 真正的程序員一樣。不過設(shè)計(jì)模式卻又是非常高階的理論,需要有多年的編程經(jīng)驗(yàn)才能真正領(lǐng)悟,所以學(xué)習(xí)起來(lái)非常頭痛。因?yàn)樗览矸浅:?jiǎn)單,但是卻非常抽象, 候捷老師通過一大堆實(shí)際案例給我們逐個(gè)講述了幾個(gè)常用的模式的區(qū)別和用法。設(shè)計(jì)模式_經(jīng)典_權(quán)威當(dāng)屬著名的有字天書 GoF 的《 Design Patterns 》了,我結(jié)合自己學(xué)習(xí)和實(shí)踐的體會(huì)介紹一下幾個(gè)模式。
???? 結(jié)構(gòu)型模式之Composite(合成模式)
GoF的定義:Compose objects into tree structures to represent part-whole hierarchies. Composite lets clients treat individual objects and compositions of objects.翻譯為中文大致意思是:將對(duì)象 (s) 組成為樹狀結(jié)構(gòu),用以表示“局部 - 整體”的層次體系,使得讓 clients 可以以一致的方式對(duì)待“單個(gè)對(duì)象”和“合成對(duì)象”。
比較典型的例子就是文件系統(tǒng)中“文件”和“目錄”的關(guān)系,還有Windows窗口系統(tǒng)也是,在一個(gè)窗口中還可以開另一個(gè)窗口,多個(gè)窗口組合成的窗口 還可以當(dāng)作一個(gè)窗口放入另一個(gè)窗口中,比如在Word中打開多個(gè)文檔就是這種情況。Composite模式的好處就是使得clients調(diào)用簡(jiǎn)單,可以用 一致的接口處理單個(gè)對(duì)象或者多個(gè)單一對(duì)象組合成的對(duì)象。
實(shí)例:Java swing library 中 Component , Label , Container就是Composite模式的應(yīng)用。其中 Label 和 Container 都繼承自 Component ,但是Container中只是一個(gè)存放Component的數(shù)組,所以Container中就可以放很多Component,比如ScrollPane 就是繼承自Container,它可以放Label,還有List,Scrollbar等等,甚至還可以放一個(gè)ScrollPane,所以就達(dá)到了 Composite模式的效果,簡(jiǎn)化了 client的使用。
???? 結(jié)構(gòu)型模式之 Decorator(裝飾模式)
GoF 的定義: Attach additional responsibilities to an object dynamically. Decorators provide a flexible alternative to subclassing for extending functionality. 翻譯為中文大致的意思是:以動(dòng)態(tài)的方式給一個(gè)對(duì)象添加一些額外的職責(zé),使得不必進(jìn)行 subclassing 就能擴(kuò)展功能。
Decorator模式與Composite 模式的區(qū)別就是它只內(nèi)含一個(gè) component object field ,而 Composite 則內(nèi)含一個(gè) collection of component field 。 Decorator 負(fù)責(zé)將一個(gè)對(duì)象“裝飾”起來(lái),做一些“改造或者擴(kuò)展”,提供額外的功能,它只針對(duì)一個(gè) class 。而 Composite 是一組“類似”的對(duì)象及其容納它們的容器一視同仁,使得 client 更簡(jiǎn)單地處理單個(gè)對(duì)象和一組對(duì)象。它們目的不一樣。
實(shí)例: Java IO library 中 BufferedReader , Reader 之間使用的就是 Decorator 模式,其中 BufferedReader 繼承自 Reader ,同時(shí)它內(nèi)部含有一個(gè) Reader 引用,它是通過另一個(gè) Reader 對(duì)象構(gòu)造而來(lái),因此就為 Reader 提供更多的功能,如帶緩沖的 Reader 。使用非常簡(jiǎn)單,只需要如此定義:
Reader in = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"));
就為文件讀取增加了帶緩沖的 IO 功能,非常方便。還可以多個(gè) Decorator 的類組合使用,可以提供更強(qiáng)大的功能,多使用一下 Java IO library 就會(huì)體會(huì)到。
??? 行為模式之Observer(觀察者模式)
GoF的定義: Define a one-to-many dependency between objects so that when one object changes state, all its dependents are notified and updated automatically.
翻譯為中文大致意思是:在 objects 之間定義一個(gè)“一對(duì)多”的依賴關(guān)系,使得當(dāng)這個(gè) object 改變狀態(tài)時(shí),所有依賴它的 objects 都能獲得通知并自動(dòng)更新。
Observer是用于做“通知”用途的,就像“ publish-subscribe ”,它能夠做到注冊(cè)需要通知的對(duì)象,并自動(dòng)通知它們來(lái)更新,它們都是被動(dòng)地被通知,而不是主動(dòng)觀察。
實(shí)例:MFC 里 CView 和 CDocument 之間就是一個(gè)觀察者模式, CView 是 Observer 即觀察者, CDocument 是 Observable 即被觀察者,當(dāng) CDocument 修改后會(huì)自動(dòng)通知所有的 CView 對(duì)象來(lái)自動(dòng)更新它們顯示的內(nèi)容,這一點(diǎn)可以用 Word 很容易試出來(lái)。還有_新的 Windows 圖形界面框架 WinForm 中的窗口之間消息傳遞等用的也是 Observer 模式,一個(gè)窗口發(fā)生改變時(shí)會(huì)自動(dòng)通知所有與它有關(guān)系的窗口,來(lái)自動(dòng)更新信息等,這一點(diǎn) Jeffrey Richter 可以作證
行為模式之Template Method(模板方法)
GoF的定義:Define the skeleton of an algorithm in an operation, deferring somesteps to subclasses. Template Method lets subclasses redefine certain steps ofan algorithm without changing the algorithm's structure. 翻譯為中文大致意思是:定義一個(gè)算法的骨干,延緩其中某些步驟以便在 subclasses 中定義它們。 Template Method 使得 subclasses 在不改變算法的體系結(jié)構(gòu)的前提下得到重新定義算法內(nèi)的某些步驟。
Template Method其實(shí)_常用了,在C++里的應(yīng)用就是使用 virtual function 實(shí)現(xiàn)的,給一個(gè)base class 定義一個(gè)virtual方法,但是不實(shí)現(xiàn),而是在它的subclasses 中實(shí)現(xiàn)它,這就是Template Method。這個(gè)模式的好處顯而易見,就是在你設(shè)計(jì)base class的時(shí)候并不知道這個(gè)方法具體如何實(shí)現(xiàn),但是卻需要在base class里某個(gè)地方需要調(diào)用它以完成一個(gè)完整的算法,這時(shí)候就是需要用這個(gè)模式了。
實(shí)例:例子太多了,到處都是。
???? 行為模式之Strategy(策略模式)
GoF的定義: Define a family of algorithms, encapsulate each one, and make theminterchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from client that use it. 翻譯為中文大致意思是:定義一族算法,把每個(gè)算法封裝起來(lái),并使它們可以相互替換。 Stategy 使得算法給 client 使用的時(shí)候變得完全獨(dú)立。
Strategy模式完全符合 OCP ( Open-Closed Principle ,開閉原則),可以在不需要做 subclass 更不需要修改 base class 的情況下在 Runtime 的時(shí)候擴(kuò)展系統(tǒng)的功能,它不像 Template Method 需要 subclass 才能擴(kuò)展新的功能。
實(shí)例: Strategy 典型的應(yīng)用是在薪資系統(tǒng)中,當(dāng)定義 Employee 類的時(shí)候,如果使用 Template Method 模式,就無(wú)法更改員工領(lǐng)薪資的方式等,比如員工晉升的時(shí)候。這時(shí)候就需要用 Strategy 模式,在 Employee 中定義一個(gè)指針指向具體的 PaymentMethod 對(duì)象,如果需要更改領(lǐng)薪資的方式的時(shí)候,只需要將它指向新的 PaymentMehtod 實(shí)現(xiàn)就可以了。
???? 結(jié)構(gòu)模式之Adapter(適配器模式)
GoF的定義: Convert the interface of a class into another interface clients expect.Adapter lets classes work together that couldn't otherwise because of incompatible interfaces. 翻譯為中文大致意思是:將一個(gè) class 的接口轉(zhuǎn)換為另外一種 clients 所期望的接口,使得這些 classes 可以更好地協(xié)同工作起來(lái),而不至于因?yàn)閯e的不兼容的問題所影響。
Adapter 模式屬于結(jié)構(gòu)型模式,需要有 Adaptee (被適配者)和 Adaptor (適配器)兩個(gè)對(duì)象。一般情況下,我們通過繼承( Inheritance )或者合成( Composition )的方式擴(kuò)展類的功能后,會(huì)產(chǎn)生很多接口形式不同的類,但是我們想用同樣的方式調(diào)用它們,又不想改造它們(否則違反 OCP 原則),怎么辦呢?這種情況下就需要用到 Adapter 模式了,這些被“改造”的類就叫做 Adaptee ,而我們就需要寫個(gè) Adaptor 類來(lái)轉(zhuǎn)調(diào)它們,把調(diào)用的接口改成統(tǒng)一的形式。
實(shí)例:Java IO library 里的InputStreamReader 就是一個(gè) Adapter ,它負(fù)責(zé)將 InputStream 對(duì)象轉(zhuǎn)換為 Reader 對(duì)象的接口形式,使得用戶可以像使用其它 Reader 一樣的方式來(lái)使用InputStream對(duì)象,比如

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(

new FileInputStream("test.txt"));

BufferedReader br = new BufferedReader(isr);

String line = br.readLine();

這就做到了在不改造原來(lái)設(shè)計(jì)的類的接口的情況,擴(kuò)展了類的應(yīng)用范圍。一般情況下, Adapter 模式需要結(jié)合 Factory 模式和 Proxy 模式來(lái)使用,使得接口的訪問更加一致性,更容易改造系統(tǒng)。
???? 結(jié)構(gòu)模式之Facade(外觀模式)
GoF的定義: Provide a unified interface to a set of interfaces in a subsystem.Facade defines a higher-level interface that makes the subsystem easier to use. 翻譯為中文大致意思是:為一個(gè)子系統(tǒng)的一批接口提供一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口, Facade 定義更高層次的接口,使得子系統(tǒng)更容易使用。
Facade 模式我感覺是一個(gè)更高層次的 Adapter ,它是用來(lái)理順系統(tǒng)之間的關(guān)系,降低系統(tǒng)間的耦合度的常用方法,其實(shí)我們可能在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候就在不知不覺地應(yīng)用這個(gè)模式了。大部分將業(yè)務(wù)邏輯層和表示層 分離的框架都是應(yīng)用 Facade 模式實(shí)現(xiàn)的,使得上層使用者完全不必理會(huì)底層的實(shí)現(xiàn),卻又有統(tǒng)一的使用界面。
實(shí)例: J2EE EJB 中 Session Bean 就是一種典型的 Facade 模式,即 Session Facade 。它完全將業(yè)務(wù)對(duì)象封裝起來(lái), EJB 客戶端訪問 Session Bean 來(lái)代替訪問業(yè)務(wù)對(duì)象。這就大大簡(jiǎn)化了 EJB 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu), Session Bean 就是相當(dāng)于一個(gè)外觀,也相當(dāng)于一個(gè)總管,把業(yè)務(wù)對(duì)象都管理起來(lái),不讓客戶端直接“接觸”到它們。

侯捷再次受邀C++設(shè)計(jì)模式企業(yè)培訓(xùn) -- 第1張

侯捷老師,原名侯俊杰,年近花甲的侯老師從業(yè)30余年,編譯與著作40余本書籍,堪稱華人C++教父級(jí)專家,在C++底層控制、C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、C++源碼、C++內(nèi)訓(xùn)管理方便均有深入研究。學(xué)生遍及五湖四海(美國(guó)、加拿大、澳大利亞、臺(tái)北、香港、新加坡、上海、北京、廣州等地);

【艾威(中國(guó))】簡(jiǎn)介:

  艾威(AVTECH)總部 設(shè)在美國(guó)NEW JERSEY,是北美排行_的專業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu),設(shè)有4大分校,數(shù)十個(gè)培訓(xùn)點(diǎn)遍布北美、西歐和東亞;2000年進(jìn)入中國(guó),以培養(yǎng)國(guó)際化的中高端信息人才為己任,專注于國(guó)際前沿的新技術(shù)研發(fā)與信息科技新興行業(yè)的開拓教育。

艾威培訓(xùn)(Avtech Institute of Technology),源于美國(guó),始于1998;是北美著名的培訓(xùn)機(jī)構(gòu),公司總部位于美國(guó)新澤西州,2000年進(jìn)入中國(guó),以培養(yǎng)國(guó)際化的中高端信息人才為己任,專注于國(guó)際前沿的新技術(shù)研發(fā)新興行業(yè)的開拓教育,艾威主要的服務(wù)為培訓(xùn)與咨詢兩大類,目前培訓(xùn)的主要產(chǎn)品有:項(xiàng)目管理培訓(xùn)、IT管理培訓(xùn)、IT技術(shù)培訓(xùn)、云計(jì)算大數(shù)據(jù)培訓(xùn)、需求管理培訓(xùn)、產(chǎn)品管理培訓(xùn),信息安全類,AI人工智能等....近十類上幾百門的課程的培訓(xùn)與咨詢服務(wù)。
艾威進(jìn)入中國(guó)這十八年來(lái)已經(jīng)服務(wù)了超過5000多家客戶,獲得了良好的口碑!也成為了眾多500強(qiáng)企業(yè)指定的培訓(xùn)服務(wù)供應(yīng)商.
● 艾威培訓(xùn)(Avtech Institute of Technology),源于美國(guó),始于1998.
● 艾威培訓(xùn)(Avtech Institute of Technology)是Prometric,VUE,PSI等眾多國(guó)際認(rèn)證中心授權(quán)的考點(diǎn)

  ● 2003年成為國(guó)際項(xiàng)目管理協(xié)會(huì)PMI授權(quán)的全球(PMP,PGMP,ACP,PBA)教育機(jī)構(gòu)
  ● 2008年成為國(guó)際需求管理協(xié)會(huì)IIBA授權(quán)的全球(CCBA,CBAP)教育機(jī)構(gòu)
  ● 2012年成為IT服務(wù)管理官方EXIN授權(quán)的ITILITIL EXPERT,Prince2,EXIN Agile Scrum Master教育機(jī)構(gòu)
  ● 2016年成為國(guó)際信息審計(jì)協(xié)會(huì)ISACA授權(quán)的CISA,CISM,CRISC,CGEIT,COBIT教育機(jī)構(gòu)
  ● 2017年成為The Open Group授權(quán)的TOGAF企業(yè)架構(gòu)的官方培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。
● 2017年成為EPI 授權(quán)的數(shù)據(jù)中心CDCP培訓(xùn)機(jī)構(gòu),華東地區(qū)_CDCP授權(quán)培訓(xùn)機(jī)構(gòu),同時(shí)也是CDCP認(rèn)證考試考場(chǎng)。
● 2017年成為國(guó)際外包專業(yè)協(xié)會(huì)(IAOP)_授權(quán)外包治理國(guó)際認(rèn)證SGF(Sourcing GovernanceFoundation)。

本文來(lái)自于艾威培訓(xùn)

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