当人工智能（AI）遇见物联网（IoT）

## GOF设计模式

设计模式的流行源于一本叫《设计模式：可复用面向对象软件的基础》的书，这本书的作者是4个博士，也叫GOF(Gang of Four)，软件设计模式一词由作者从建筑设计领域引入计算机科学。

书中介绍了 23 种设计模式。这些模式可以分为三大类：

• + 创建型模式：单例、原型、工厂方法、抽象工厂、建造者
• + 结构型模式：代理、适配、桥接、装饰、外观、享元、组合
• + 行为型模式：模板方法、策略、命令、职责链、状态、观察者、中介者、迭代器、访问者、备忘录、解释器

## 合成复用原则

对于软件复用来说，组合优于继承，在软件复用时，优先考虑组合关系，其次才考虑继承关系。

面向对象设计的特点之一是继承，子类包含父类的所有属性和方法，因此一个很自然的想法是为了复用父类的代码而继承。但是实践发现，用继承关系来实现软件的复用有很多缺点，一般来说更为合理的方式是，用多个对象的组合关系来实现复用。

+ 继承关系是子类“是一个”父类的关系，但如果是为了复用父类的已有功能来实现子类的新功能，常常会违反里氏替换原则。

+ 组合关系更容易处理有多个可复用模块的情况。多重继承会导致结构复杂不易维护。

+ 组合关系更灵活易扩展，只要使用适当的设计模式，使用者和被使用者都可被修改、扩展、替换。

+ 组合关系可以提供运行时的灵活性。可以在运行时指定一个模块的底层实现，或者运行时替换一个对象的内部实现。

为了体现它的重要性，这里我们看一个具体的例子。

我们知道，队列是一种先进先出的数据结构。在队列上可以执行添加和删除一个元素的操作，添加元素称为入队，删除元素称为出队，并且元素出队的顺序与入队的顺序相同。显然，队列可以用双向链表来实现，那么，我们要不要把队列设计成双向链表的子类呢?

咋一看，可以让queue私有继承list，隐藏掉list所有的方法，然后实现队列的push方法调用list的push_pack方法，队列的pop方法调用list的pop_front方法。非常简单直接。

但是，这种实现方式是有问题的。到底啥问题?一言两语也讲不清楚，你自己想去吧。

因此，C++和Java的标准库都没有采用这种继承的方式实现队列。

在C++的stl中，queue被设计成一个容器适配器。只要是是实现了push_back、pop_front的容器，都可以作为queue的底层容器。stl中就提供了2种可以套用queue的容器，是list和deque。list就是双向链表。deque的实现是数组指针的数组，与list相比减少了内存分配的次数。

在JDK中，Queue是一个interface，实现了Queue接口的有LinkedList、ArrayDeque、ConcurrentLinkedQueue、LinkedBlockingQueue等许多具体类。

为了体现它的重要性，这里我将用一个实例来加深你对它的印象。如果设计一个网络组件库，HttpConnection应该继承TcpConnection吗?

HttpConnection不再能够提供符合TcpConnection的功能，不能当作TcpConnection使用。考虑read方法，若直接暴露TcpConnection的read方法，则破坏内部结构;若提供基于HTTP协议的read方法，又无法做到功能跟父类一致。

Http协议能够使用不同的下层协议，例如TCPv6。继承自TcpConnection就失去了这种扩展性。

如果设计另一个类"HttpOverTcp6Connection"，会导致二者有大量的重复代码，而这些代码恰恰是实现HTTP协议本身的功能，应复用为好。

如果希望一个程序在IPv4和IPv6网络下都可使用，需要做很多的工作来实现在运行时(而非编译时)根据配置文件或用户输入选择HttpConnection或HttpOverTcp6Connection。

继承关系表达类的对外提供的功能，而非类的内部实现。Java中HttpURLConnection继承URLConnection，与之并列的是JarURLConnection，二者都提供了根据URL建立连接并通信的功能。

**下面以2个常用的设计模式为例，说明它们的应用场景和应用价值，让大家有一个比较直观具体的感受。**

（编辑：济源站长网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!