golang中的设计模式

常见的设计模式介绍

Posted by John Mactavish on September 23, 2019

前言

设计模式本来是Java中引出的,用来保证面向对象编程的代码质量,是前人总结的经验。 Go语言本身并不是面向对象语言,但是也可以仿照它得出设计模式,对于提供代码质量很有帮助。 本文实例来自网络,链接在文后。

设计模式原则

  1. 开闭原则(Open Close Principle): 对扩展开放,对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果。简言之,是为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类,后面的具体设计中我们会提到这点。
  2. 里氏代换原则(Liskov Substitution Principle): 任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。LSP 是继承复用的基石,只有当派生类可以替换掉基类,且软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化,而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。
  3. 依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle): 这个原则是开闭原则的基础,具体内容:针对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。
  4. 接口隔离原则(Interface Segregation Principle): 使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好。它还有另外一个意思是:降低类之间的耦合度。由此可见,其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想,它强调降低依赖,降低耦合。
  5. 迪米特法则,又称最少知道原则(Demeter Principle): 一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。
  6. 合成复用原则(Composite Reuse Principle): 尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

设计模式

总共有 23 种设计模式,这些模式可以分为三大类:创建型模式(Creational Patterns)、 结构型模式(Structural Patterns)、行为型模式(Behavioral Patterns)。

  • 创建型模式:工厂模式(Factory Pattern),抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern) ,单例模式(Singleton Pattern),建造者模式(Builder Pattern),原型模式(Prototype Pattern)
  • 结构型模式:适配器模式(Adapter Pattern),桥接模式(Bridge Pattern) ,过滤器模式(Filter、Criteria Pattern),组合模式(Composite Pattern) ,装饰器模式(Decorator Pattern),外观模式(Facade Pattern) ,享元模式(Flyweight Pattern),代理模式(Proxy Pattern)
  • 行为型模式:责任链模式(Chain of Responsibility Pattern),命令模式(Command Pattern) ,解释器模式(Interpreter Pattern),迭代器模式(Iterator Pattern) ,中介者模式(Mediator Pattern),备忘录模式(Memento Pattern) ,观察者模式(Observer Pattern),状态模式(State Pattern) ,空对象模式(Null Object Pattern),策略模式(Strategy Pattern) ,模板模式(Template Pattern),访问者模式(Visitor Pattern)

不是所有设计模式都需要知道,我只介绍几种常用的。

单例模式

有些时候我们希望一个类在所有时间都最多只有一个对象,比如配置文件对象等。 这时候就需要保证多线程下“单个实例”,即单例模式。在Java 中实现有多种方法, 不是很简单。但是Go 中有sync包里的专门的方法支持。

import "sync"

//Singleton 是单例模式类
type Singleton struct{}

var singleton *Singleton
var once sync.Once  //包级全局变量

//GetInstance 用于获取单例模式对象
func GetInstance() *Singleton {
	once.Do(func() {  
          //它的Do() 方法只会执行一次
		singleton = &Singleton{}
	})

	return singleton
}

工厂模式

也就是“工厂”和“消费品”(或者“产品”)的关系,要创建的对象是“消费品”, 我们要设计一些“工厂”函数来创建“消费品”。

简单工厂模式

简单封装,最简单和常用的模式。 提供一个构造器用于初始化和生产对象,不允许使用者直接使用new 函数创建对象。 Go 没有原生的构造器,一般写一个Newxxx()格式的公开函数,如果有多个“消费品”, 通过给构造器传入参数(数字,枚举常量,字符串)来指定所需的“消费品”。它需要:

  1. 产品接口
  2. 产品实现(产品结构体和它的方法)
  3. 工厂结构体
  4. 工厂生产函数(函数返回产品接口类型)
// 简单工厂模式

type Girl interface {
    weight()
}

// 胖女孩
type FatGirl struct {
}

func (FatGirl) weight() {
    fmt.Println("80kg")
}

// 瘦女孩
type ThinGirl struct {
}

func (ThinGirl) weight() {
    fmt.Println("50kg")
}

type GirlFactory struct {
}

func (*GirlFactory) NewGirl(like string) Girl {
    if like == "fat" {
        return &FatGirl{}
    } else if like == "thin" {
        return &ThinGirl{}
    }
    return nil
}

工厂方法模式

简单工厂的问题在于如果要添加一个产品,需要修改工厂中的创建方法, 这种模式不利于程序的扩展。所以添加一层抽象,给工厂也添加一个接口。 这样,添加一个产品时,实现一个新产品,然后实现一个新工厂就可以了, 不需要修改原有的代码。所以是:

  1. 产品接口
  2. 产品实现(产品结构体和它的方法)
  3. 工厂接口
  4. 工厂实现(工厂结构体和它的生产函数)
type Phone interface {
	ShowBrand()
}

type Factory interface {
	CreatePhone() Phone
}

// 华为
type HPhone struct {
}

func (p *HPhone) ShowBrand() {
	fmt.Println("我是华为手机")
}

// 小米
type XPhone struct {
}

func (p *XPhone) ShowBrand() {
	fmt.Println("我是小米手机")
}

// 华为工厂
type HFactory struct {
}

func (F *HFactory) CreatePhone() Phone {
  return &HPhone{}
}

// 小米工厂
type XFactory struct {
}

func (F *XFactory) CreatePhone() Phone {
	return &XPhone{}
}

func main() {
	var phone Phone

	// 小米手机工厂
	xmFactory := &XFactory{}
	phone = xmFactory.CreatePhone()
	phone.ShowBrand()

	// 华为手机
	huaweiFactory := &HFactory{}
	phone = huaweiFactory.CreatePhone()
	phone.ShowBrand()
}

参考资料

简单工厂实例 工厂方法实例