软件设计模式实用教程

选取熟悉的业务场景完成每个模式的引题。

整本教材以实际开发应用贯穿关键知识点。

具有大量多种形式的课后习题。

什么是软件设计？如何进行软件设计？依据设计类图如何写代码？怎么使用设计模式？……

这是很多开发人员或者设计人员曾有过的感慨，尤其是初级设计人员或初识设计模式人员。

目前市面也有不少关于设计模式的书籍，有的主要是针对重点院校，完全是理论讲解并且针对每个模式讲解的篇幅相对偏少；有些教材易懂，作为入门教材比较好，但多数是翻译版，不能完全忠实于原文，并且文中详细讲解的模式数量相对少，没有针对性的课后习题；还有一些书籍，作为入门参考教材挺好，但其中的引题基本上都是生活中的例子，这样不符合软件设计思维，并且也没有针对性练习题。上述教材对于以培养应用型软件工程人才为目标的高等院校，不能很好地满足课程目标。为了解决只会编写代码，而不知道规范且想快速上手设计的初学者来说，本书可以为你答疑解惑。

本书以随手拈来的生活实例为最好的设计（Java代码引题），结合项目实例讲解设计模式，讲解如何通过模式来解决上述生活问题，让读者能够快速提升自己的开发和设计能力，真正地理解和掌握每一个设计模式。

本书的组织

本书分为3个部分，主要讲授面向对象设计中使用的UML相关知识及设计原则，随后对设计模式进行总体的介绍，然后从创建型、结构型、行为型三种分类下常用的设计模式进行深入浅出地讲解，最后以2个综合案例讲解混合模式的使用。

第1部分是基础知识，包括第1章、第2章，由车战斌、李勇军执笔。该部分主要是进行UML中常用类图及设计原则的详细讲解。

第2部分是设计模式，包括第3章、第4章、第5章，其中第3章创建型模式由高亮执笔，第4章结构型模式由李勇军执笔，第5章行为型模式，由余雨萍、郭丽执笔。该部分主要是讲解常用的设计模式。

第2部分对于每个模式的讲解，力求通俗易懂，真实场景应用，每个模式讲解的基本结构如下：

第3部分是综合案例（第6章），由高亮、郭丽执笔。该部分主要是讲解使用多种模式来解决问题的方法。

本书特点

（1）选取熟悉的业务场景完成每个模式的引题；

（2）整本教材以实际开发应用贯穿关键知识点；

（3）具有大量多种形式的课后习题。

本书风格

语句及案例接“地气”，通俗易懂，以常见案例的Java代码作为引题，随后介绍相关模式的知识，最后以类似案例进行分析讲解，并配以大量多种形式的习题。

本书由车战斌教授主编并统稿，李勇军、高亮任副主编，参与编写的还有余雨萍、郭丽。在本书编写过程中，本书编者进行了多次规划、组稿和方案讨论工作，并提出了许多建设性意见，在此一并表示感谢。

由于编者水平有限，书中错误或不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正，欢迎通过电子邮箱yongjunli@zut.edu.cn来信告知。

编 者

2019年1月

前言
第一部分 基础知识

第1章 UML类图讲解 1
1.1 UML中类的表示法 1
1.2 UML中类之间的关系 4
1.3 如何阅读类图 9
1.4 本章小结 12
第2章 设计原则介绍 13
2.1 单一职责原则 13
2.1.1 引题 13
2.1.2 相关知识 14
2.1.3 应用 15
2.2 里氏替换原则 16
2.2.1 引题 16
2.2.2 相关知识 17
2.2.3 应用 17
2.3 开-闭原则 20
2.3.1 引题 20
2.3.2 相关知识 23
2.3.3 应用 24
2.4 依赖倒置原则 26
2.4.1 引题 26
2.4.2 相关知识 27
2.4.3 应用 27
2.5 接口隔离原则 28
2.5.1 引题 28
2.5.2 相关知识 30
2.5.3 应用 30
2.6 迪米特法则 31
2.6.1 引题 31
2.6.2 相关知识 32
2.6.3 应用 33
2.7 合成/聚合复用原则 34
2.7.1 引题 34
2.7.2 相关知识 35
2.7.3 应用 36
2.8 本章小结 37

第二部分 设计模式

第3章 创建型模式 38
3.1 简单工厂模式 38
3.1.1 引题 38
3.1.2 简单工厂模式定义 41
3.1.3 简单工厂模式相关知识 42
3.1.4 应用举例 43
3.1.5 应用扩展——简单工厂模式在JDK
中的应用 44
3.2 工厂方法模式 44
3.2.1 引题 44
3.2.2 工厂方法模式定义 45
3.2.3 工厂方法模式相关知识 46
3.2.4 应用举例 47
3.2.5 应用扩展——反射在工厂方法模式
中的应用 49
3.3 抽象工厂模式 51
3.3.1 引题 51
3.3.2 抽象工厂模式定义 51
3.3.3 抽象工厂模式相关知识 54
3.3.4 应用举例 54
3.3.5 应用扩展——抽象工厂模式在JDK
中的应用 57
3.4 单例模式 58
3.4.1 引题 58
3.4.2 单例模式定义 59
3.4.3 单例模式相关知识 60
3.4.4 应用举例 60
3.4.5 应用扩展——单例模式在多线程
中的应用 61
3.5 原型模式 63
3.5.1 引题 63
3.5.2 原型模式定义 65
3.5.3 原型模式相关知识 66
3.5.4 应用举例 67
3.5.5 应用扩展——浅复制与深复制 69
3.6 建造者模式 74
3.6.1 引题 74
3.6.2 建造者模式定义 75
3.6.3 建造者模式相关知识 77
3.6.4 应用举例 78
3.6.5 应用扩展——建造者模式在Java API
中的应用 80
3.7 本章小结 80
3.8 习题 80
第4章 结构型模式 83
4.1 装饰者模式 83
4.1.1 引题 83
4.1.2 装饰者模式定义 86
4.1.3 装饰者模式相关知识 88
4.1.4 应用举例 88
4.1.5 应用扩展——装饰者模式在Java API
中的应用 96
4.2 代理模式 97
4.2.1 引题 97
4.2.2 代理模式定义 100
4.2.3 代理模式相关知识 101
4.2.4 应用举例 102
4.2.5 应用扩展——代理模式在Java API
中的应用 105
4.3 适配器模式 106
4.3.1 引题 106
4.3.2 适配器模式定义 106
4.3.3 适配器模式相关知识 108
4.3.4 应用举例 108
4.3.5 应用扩展——适配器模式在Java API
中的应用 114
4.4 外观模式 114
4.4.1 引题 114
4.4.2 外观模式定义 115
4.4.3 外观模式相关知识 117
4.4.4 应用举例 117
4.4.5 应用扩展——外观模式在Java API
中的应用 122
4.5 组合模式 122
4.5.1 引题 122
4.5.2 组合模式定义 125
4.5.3 组合模式相关知识 127
4.5.4 应用举例 127
4.5.5 应用扩展——组合模式在
Java API中的应用 134
4.6 桥接模式 135
4.6.1 引题 135
4.6.2 桥接模式定义 137
4.6.3 桥接模式相关知识 138
4.6.4 应用举例 139
4.6.5 应用扩展——桥接模式在
Java API中的应用 143
4.7 享元模式 143
4.7.1 引题 143
4.7.2 享元模式定义 144
4.7.3 享元模式相关知识 146
4.7.4 应用举例 147
4.7.5 应用扩展——享元模式在
Java API中的应用 153
4.8 本章小结 153
4.9 习题 153
第5章 行为型模式 160
5.1 观察者模式 160
5.1.1 引题 160
5.1.2 观察者模式定义 163
5.1.3 观察者模式相关知识 165
5.1.4 应用举例 166
5.1.5 应用扩展——观察者模式在
Java APJ中的应用 167
5.2 迭代器模式 169
5.2.1 引题 169
5.2.2 迭代器模式定义 173
5.2.3 迭代器模式相关知识 175
5.2.4 应用举例 176
5.2.5 应用扩展——迭代器模式在
Java JDK中的应用 179
5.3 策略模式 181
5.3.1 引题 181
5.3.2 策略模式的定义 186
5.3.3 策略模式相关知识 187
5.3.4 应用举例 188
5.3.5 应用扩展——策略模式在JDK
中的应用 190
5.4 模板方法模式 191
5.4.1 引题 191
5.4.2 模板方法模式定义 191
5.4.3 模板方法模式相关知识 193
5.4.4 应用举例 193
5.4.5 应用扩展——模板方法模式在
Java API中的应用 195
5.5 命令模式 195
5.5.1 引题 195
5.5.2 命令模式定义 196
5.5.3 命令模式相关知识 198
5.5.4 应用举例 198
5.5.5 应用扩展——命令模式在Java API
中的应用 201
5.6 状态模式 201
5.6.1 引题 201
5.6.2 状态模式定义 201
5.6.3 状态模式相关知识 203
5.6.4 应用举例 203
5.6.5 应用扩展——状态模式在Java API
中的应用 207
5.7 责任链模式 207
5.7.1 引题 207
5.7.2 责任链模式定义 208
5.7.3 责任链模式相关知识 209
5.7.4 应用举例 210
5.7.5 应用扩展——责任链模式在Java API
中的应用 212
5.8 解释器模式 212
5.8.1 引题 212
5.8.2 解释器模式定义 212
5.8.3 解释器模式相关知识 214
5.8.4 应用举例 214
5.9 备忘录模式 217
5.9.1 引题 217
5.9.2 备忘录模式定义 217
5.9.3 备忘录模式相关知识 219
5.9.4 应用举例 220
5.9.5 应用扩展 222
5.10 中介者模式 222
5.10.1 引题 222
5.10.2 中介者模式定义 223
5.10.3 中介者模式相关知识 225
5.10.4 应用举例 225
5.11 本章小结 229
5.12 习题 230

第三部分 综合案例

第6章 案例—学生信息管理系统 236
6.1 学生信息管理系统—抽象工厂模式与
单例模式结合 236
6.1.1 系统需求 236
6.1.2 模式应用分析 236
6.1.3 类设计 237
6.1.4 详细编码 238
6.2 数据库连接池—动态代理模式与单例
模式相结合 254
6.2.1 需求分析 254
6.2.2 动态代理模式与单例模式实现
数据库连接池 255
6.2.3 数据库连接池的使用 262
6.3 小结 263
参考文献 264

1. 实用运筹学 [主编　邢育红　于晋臣]
2. 电子技术（第二版） [主编 覃爱娜 李飞]
3. 劳动争议处理实务 [主编 王秀卿 罗静]
4. 工程数学 [主编 郭立娟 王海]
5. 语音识别理论与实践 [主编　莫宏伟]
6. 武术基础教程 [主编 李代勇 谢志民]
7. 计算机网络实训教程 [主编 张浩军 赵玉娟]
8. 画法几何与机械制图习题集（多学时） [主编 赵军]
9. 电工电子技术基础 [主编 刘 军 杨国龙 刘天成]
10. MySQL数据库项目式教程 [陈亚峰]
11. 机械设计基础（第二版） [主编 田亚平 李爱姣]
12. 画法几何与机械制图 [主编 赵军]
13. C语言程序设计习题与实验指导（第二版） [主编 甄增荣 张宾]
14. C语言程序设计（第二版） [主编 甄增荣 田云霞]
15. Unity3D虚拟现实应用开发实践 [主 编 刘龙]
16. 智能化技术基础（第三版） [邓文达　李礼]
17. 面向对象程序设计 [主编 张勇 张平华 赵小龙]
18. 网络营销 [主编 夏薇薇 刘婷 尚洁]
19. 电视节目策划与制作（微课版） [主　编　黄滴滴]
20. 数据库技术与应用实践教程（SQL Server 2019） [主 编 严晖 周肆清]
21. 大学应用数学 [主编 郭立娟]
22. 软件设计师考前冲刺100题 [施游 王晓笛 邹月平 编著]
23. 工业机器人拆装与调试 [主编 胡月霞 向艳芳 朱奇]
24. 功能材料制备与表征实验指导书 [龚伟平 赵军峰 梅海娟 等编著]
25. 信号与系统（第二版） [主编 张宇]
26. 信息技术基础 [主编 唐倩 邵锐]
27. Python 语言程序设计实践指导 [主编　张双狮]
28. Photoshop 图形图像项目化教程 [主编 胡斌斌 黎娅 苏大椿]
29. 软件设计师备考一本通 [倪奕文 编著]
30. 体育舞蹈教程 [主编 刘伟 陈志明 曾明]