设计模式精解-GoF 23种设计模式解析.pdf

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1、设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 设计模式精解设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附种设计模式解析附 C+实现源码实现源码 目目 录录 0 引言.2 0.1 设计模式解析（总序）.2 0.2 设计模式解析后记.2 0.3 与作者联系.5 1 创建型模式.5 1.1 Factory模式.5 1.2 AbstactFactory模式.11 1.3 Singleton模式.16 1.4 Builder模式.18 1.5 Prototype模式.23 2 结构型模式.26 2.1 Bridge模式.26 2.2 Adapter模式.31 2.3 Decorat

2、or模式.35 2.4 Composite模式.40 2.5 Flyweight模式.44 2.6 Facade模式.49 2.7 Proxy模式.52 3 行为模式.55 3.1 Template模式.55 3.2 Strategy模式.59 3.3 State模式.63 3.4 Observer模式.68 3.5 Memento模式.73 3.6 Mediator模式.76 3.7 Command模式.81 3.8 Visitor模式.87 3.9 Chain of Responsibility模式.92 3.10 Iterator模式.96 3.11 Interpreter模式.100

3、4 说明.105 第 1 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 0 引言引言 0.1 设计模式解析（总序）设计模式解析（总序）“Next to My Life,Software Is My Passion”Robert C.Martin.懂了设计模式，你就懂了面向对象分析和设计（OOA/D）的精要。反之好像也可能成立。道可道，非常道。道不远人，设计模式亦然如此。一直想把自己的学习经验以及在项目中的应用经历拿出来和大家共享，却总是下不了这个决心：GoF 的 23 种模式研读、总结也总需要些时日，然而时间对于我来说总是不可预计的

4、。之所以下了这个决心，有两个原因：一是 Robert 的箴言，二是因为我是一个感恩的人，就像常说的：长怀感恩之心，人生便无遗憾。想想当时读 GoF 的那本圣经时候的苦闷、实现 23 个模式时候的探索、悟道后的欣悦，我觉得还是有这个意义。0.2 设计模式解析后记设计模式解析后记 写完了Interpreter模式之后，我习惯性的看看下一天的安排，却陡然发现GoF的 23个设计模式的解析已经在我不经意间写完了。就像在一年前看GoF的设计模式一书，和半年前用C+模拟、实现 23 种经典的设计模式一般，透过这个写解析的过程，我又看到了另外一个境界。一直认为学习的过程很多时候可以这样划分：自己学会一门知识

5、（技术）、表达出来、教会别人、记录下来，虽然这个排序未必对每个人都合适（因为可能不同人有着不同的特点能力）。学一门知识，经过努力、加以时日，总是可以达到的，把自己学的用自己的话表达出来就必须要将学到的知识加以消化、理解，而教会一个不懂这门知识的人则比表达出来要难，因为别人可能并不是适应你的表述方式，记录下来则需要经过沉淀、积累、思考，最后厚积薄发，方可小成。设计模式之于面向对象系统的设计和开发的作用就有如数据结构之于面向过程开发的作用一般，其重要性和必要性自然不需要我赘述。然而学习设计模式的过程却是痛苦的，从阅读设计模式的圣经GoF 的设计模式：可复用面向对象软件的基础时的枯燥、苦闷、茫无头绪

6、，到有一天突然有一种顿悟；自己去实现 GoF 的 23 中模式时候的知其然不知其所以然，并且有一天在自己设计的系统种由于设计的原因让自己苦不堪言，突然悟到了设计模 第 2 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 式种的某一个正好可以很好的解决问题，到自己设计的 elegant 的系统时候的喜悦与思考；一直到最后向别人去讲解设计模式，别人向你咨询设计模式，和别人讨论设计模式。就如GoF 在其前言中说到：一旦你理解了设计并且有了一种“Aha！”（而不是“Huh？”）的应用经验和体验后，你将用一种非同寻常的方式思考面向对象设计。这个

7、过程我认为是漫长的，painful，但是是非常必要的。经过了的才是自己的，Scott Mayer 在其巨著 Effective C+就曾经说过：C+老手和 C+新手的区别就是前者手背上有很多伤疤。是的在软件开发和设计的过程中，失败、错误是最好的老师，当然在系统开发中，失败和错误则是噩梦的开端和结束，因为你很难有改正错误的机会。因此，尽量让自己多几道疤痕是对的。面向对象系统的分析和设计实际上追求的就是两点，一是高内聚（Cohesion），而是低耦合（Coupling）。这也是我们软件设计所准求的，因此无论是 OO 中的封装、继承、多态，还是我们的设计模式的原则和实例都是在为了这两个目标努力着、贡

8、献着。道不远人，设计模式也是这般道不远人，设计模式也是这般，正如我在设计模式探索（总序）中提到的。设计模式并不是空的理论，并不是脱离实际的教条。就如我们在进行软件开发的过程会很自然用到很多的算法和结构来解决实际的问题，那些其实也就是数据结构中的重要概念和内容。在面向对象系统的设计和开发中，我们已经积累了很多的原则，比如面向对象中的封装、继承和多态、面向接口编程、优先使用组合而不是继承、将抽象和实现分离的思想等等，在设计模式中你总是能看到他们的影子，特别是组合（委托）和继承的差异带来系统在耦合性上的差别，更是在设计模式多次涉及到。而一些设计模式的思想在我们做系统的设计和开发中则是经常要用到的，比

9、如说Template、Strategy模式的思想，Singleton模式的思想，Factory模式的思想等等，还有很多的模式已经在我们的开发平台中扎根了，比如说Observer（其实例为ModelControlView模式）是MFC和Struts中的基本框架，Iterator模式则在C+的STL中有实现等。或许有的人会说，我们不需要设计模式，我们的系统很小，设计模式会束缚我们的实现。我想说的是，设计模式体现的是一种思想，而思想则是指导行为的一切，理解和掌握了设计模式，并不是说记住了 23 种（或更多）设计场景和解决策略（实际上这也是很重要的一笔财富），实际接受的是一种思想的熏陶和洗礼，等这种思

10、想融入到了你的思想中后，你就会不自觉地使用这种思想去进行你的设计和开发，这一切才是最重要的。之于学习设计模式的过程我想应该是一个迭代迭代的过程，我向来学东西的时候不追求一遍就掌握、理解透彻（很多情况也是不可能的），我喜欢用一种迭代的思想来指导我的学习过程。看书看不懂、思想没有理解，可以反复去读、去思考，我认为这样一个过程是适合向我们不是有一个很统一的时间去学习一种技术和知识（可能那样有时候反而有些枯燥和郁闷）。第 3 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ GoF 在设计模式一书中也提到，如果不是一个有经验的面向对象设计人员，

11、建议从最简单最常用的设计模式入门，比如 AbstractFactory 模式、Adapater 模式、Composite 模式、Decorator 模式、Factory 模式、Observer 模式、Strategy 模式、Template 模式等。我的感触是确实是这样，至少 GoF 列出的模式我都在开发和设计有用到，如果需要我这里再加上几个我觉得在开发中会很有用的模式：Singleton 模式、Faade 模式和 Bridge 模式。写设计模式解析的目的其实是想把 GoF 的 设计模式 进行简化，变得容易理解和接受。GoF 的设计模式是圣经，但是同时因为设计模式一书是 4 位博士的作品，并且

12、主要是基于 Erich 的博士论文，博士的特色我觉得最大的就是抽象，将一个具体的问题抽象到一般，形成理论。因此 GoF 的这本圣经在很多地方用语都比较精简和抽象，读过的可能都有一种确实是博士写出来的东西的感觉。抽象的好处是能够提供指导性的意见和建议，其瑕疵就是不容易为新手所理解和掌握。我的本意是想为抽象描述和具体的实现提供一个桥接（尽管GoF 在书中给出了很多的代码和实例，但是我觉得有两个不足：一是不完整，结果是不好直接看到演示，因此我给出的代码都是完整的、可编译运行的；二是给出的都是一些比较大的系统中一部分简单实现，我想 GoF 的原意可能是想说明这些模式确实很管用，但是却同时带来一个更大的

13、不好的地方就是不容易为新手理解和掌握），然而这个过程是痛苦的，也可能是不成功的（可能会是这样）。这里面就有一个取舍的问题，一方面我想尽量去简化 GoF的描述，然而思考后的东西却在很多的时候和 GoF 的描述很相似，并且觉得将这些内容再抽象一下，书中的很多表达则是最为经典的。当然这里面也有些许的例外，Bruce Eckel 在其大作Thinking in Patterns一书中提到：Bridge 模式是 GoF 在描述其 23 中设计模式中描述得最为糟糕得模式，于我心有戚戚焉！具体的内容请参看我写的设计模式解析Bridge 模式一文。另外一方面，我又要尽量去避免走到了 GoF 一起，因为那样就失

14、去了我写这个解析的本意了。这两个方面的权衡是很痛苦，并且结果可能也还是没有达到我的本意要求。4 月份是我最不忙的时候，也是我非常忙的时候。论文的查阅、思考、撰写，几个项目的前期准备（文档、Demo等），俱乐部的诸多事宜，挑战杯的准备，学习（课业、专业等各个方面）等等，更加重要的是Visual CMCS（Visual C_minus Compiler System）的设计和开发（Visual CMCS是笔者设计和开发的C_minus语言（C的子集）的编译系统，系统操作界面类似VC，并且准备代码分发和共享，详细信息请参考Visual CMCS的网站和Blog中的相关信息的发布），Visual CM

15、CS1.0(Beta)终于在 4 月底发布了，也在别人的帮助下构建了Visual CMCS的网站（http:/ CMCS 第 4 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 的设计和开发体验了很多的设计模式，比如Factoty模式、Singleton模式、Strategy模式、State模式等等（我有一篇Blog中有关于这个的不完全的描述）；另外一方面是这个设计模式解析实际上在这些工作的间隙中完成的，我一般会要求自己每天写一个模式，但是特殊的时候可能没有写或者一天写了不止一个。写这些文章，本身没有任何功利的杂念，只是一个原生态的冲

16、动，反而很轻松的完成了。有心栽花未必发，无心之事可成功，世间的事情可能在很多的时候恰恰就是那样了。最后想用自己在阅读、学习、理解、实现、应用、思考设计模式后的一个感悟结束这个后记：只有真正理解了设计模式，才知道什么叫面向对象分析和设计。k_eckel 写毕于 2005-05-04（五四青年节）1：01 0.3 与作者联系与作者联系 Author K_Eckel State Candidate for Masters Degree School of Computer Wuhan University E_mail 1 创建型模式创建型模式 1.1 Factory 模式模式?问题问题 在面向对象

17、系统设计中经常可以遇到以下的两类问题：1）为了提高内聚（Cohesion）和松耦合（Coupling），我们经常会抽象出一些类的公共接口以形成抽象基类或者接口。这样我们可以通过声明一个指向基类的指针来指向实际的子类实现，达到了多态的目的。这里很容易出现的一个问题 n 多的子类继承自抽象基类，我们不得不在每次要用到子类的地方就编写诸如 new;的代码。这里带来两个问题 1）客户程序员必须知道实际子类的名称（当系统复杂后，命名将是一个很不好处理的问题，为了处理可能的名字冲突，有的命名可能并不是具有很好的可读性和可记忆性，就姑且不论不同程序员千奇百怪的个人偏好了。），2）程序的扩展性和维护变得越来越

18、困难。第 5 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 2）还有一种情况就是在父类中并不知道具体要实例化哪一个具体的子类。这里的意思为：假设我们在类 A 中要使用到类 B，B 是一个抽象父类，在 A 中并不知道具体要实例化那一个 B 的子类，但是在类 A 的子类 D 中是可以知道的。在 A 中我们没有办法直接使用类似于 new 的语句，因为根本就不知道是什么。以上两个问题也就引出了 Factory 模式的两个最重要的功能：1）定义创建对象的接口，封装了对象的创建；2）使得具体化类的工作延迟到了子类中。?模式选择模式选择 我们通常

19、使用 Factory 模式来解决上面给出的两个问题。在第一个问题中，我们经常就是声明一个创建对象的接口，并封装了对象的创建过程。Factory 这里类似于一个真正意义上的工厂（生产对象）。在第二个问题中，我们需要提供一个对象创建对象的接口，并在子类中提供其具体实现（因为只有在子类中可以决定到底实例化哪一个类）。第一中情况的 Factory 的结构示意图为：图 1：Factory 模式结构示意图 1 图 1 所以的 Factory 模式经常在系统开发中用到，但是这并不是 Factory 模式的最大威力所在（因为这可以通过其他方式解决这个问题）。Factory 模式不单是提供了创建对象的接口，其最

20、重要的是延迟了子类的实例化（第二个问题），以下是这种情况的一个 Factory 的结构示意图：第 6 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 图 2：Factory 模式结构示意图 1 图 2 中关键中 Factory 模式的应用并不是只是为了封装对象的创建，而是要把对象的创建放到子类中实现：Factory 中只是提供了对象创建的接口，其实现将放在 Factory 的子类ConcreteFactory 中进行。这是图 2 和图 1 的区别所在。?实现实现?完整代码示例（code）Factory 模式的实现比较简单，这里为了方便

21、初学者的学习和参考，将给出完整的实现代码（所有代码采用 C+实现，并在 VC 6.0 下测试运行）。第 7 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 代码片断 2：Product.cpp/Product.cpp#include Product.h#include using namespace std;Product:Product()Product:Product()ConcreteProduct:ConcreteProduct()coutConcreteProduct.endl;ConcreteProduct:Concret

22、eProduct()代码片断 1：Product.h/Product.h#ifndef _PRODUCT_H_#define _PRODUCT_H_ class Product public:virtual Product()=0;protected:Product();private:;class ConcreteProduct:public Product public:ConcreteProduct();ConcreteProduct();protected:private:;#endif/_PRODUCT_H_ 第 8 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设

23、计模式解析附 C+实现源码 http:/ class ConcreteFactory:public Factory public:ConcreteFactory();ConcreteFactory();Product*CreateProduct();protected:private:;#endif/_FACTORY_H_ 代码片断 3：Factory.h/Factory.h#ifndef _FACTORY_H_#define _FACTORY_H_ class Product;class Factory public:virtual Factory()=0;virtual Product*C

24、reateProduct()=0;protected:Factory();private:;ConcreteFactory:ConcreteFactory()coutConcreteFactory.endl;ConcreteFactory:ConcreteFactory()Product*ConcreteFactory:CreateProduct()return new ConcreteProduct();代码片断 4：Factory.cpp/Factory.cpp#include Factory.h#include Product.h#include using namespace std;

25、Factory:Factory()Factory:Factory()第 9 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ using namespace std;int main(int argc,char*argv)Factory*fac=new ConcreteFactory();Product*p=fac-CreateProduct();return 0;代码片断 5：main.cpp/main.cpp#include Factory.h#include Product.h?代码说明 示例代码中给出的是 Factory 模式解

26、决父类中并不知道具体要实例化哪一个具体的子类的问题，至于为创建对象提供接口问题，可以由 Factory 中附加相应的创建操作例如Create*Product（）即可。具体请参加讨论内容。?讨论讨论 Factory 模式在实际开发中应用非常广泛，面向对象的系统经常面临着对象创建问题：要创建的类实在是太多了。而 Factory 提供的创建对象的接口封装（第一个功能），以及其将类的实例化推迟到子类（第二个功能）都部分地解决了实际问题。一个简单的例子就是笔者开开发 VisualCMCS 系统的语义分析过程中，由于要为文法中的每个非终结符构造一个类处理，因此这个过程中对象的创建非常多，采用 Factor

27、y 模式后系统可读性性和维护都变得elegant 许多。Factory 模式也带来至少以下两个问题：1）如果为每一个具体的 ConcreteProduct 类的实例化提供一个函数体，那么我们可能不得不在系统中添加了一个方法来处理这个新建的 ConcreteProduct，这样 Factory 的接口永远就不肯能封闭（Close）。当然我们可以通过创建一个 Factory 的子类来通过多态实现这一点，但是这也是以新建一个类作为代价的。2）在实现中我们可以通过参数化工厂方法，即给 FactoryMethod（）传递一个参数用以 第 10 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23

28、 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 决定是创建具体哪一个具体的 Product（实际上笔者在 VisualCMCS 中也正是这样做的）。当然也可以通过模板化避免 1）中的子类创建子类，其方法就是将具体 Product 类作为模板参数，实现起来也很简单。可以看出，Factory 模式对于对象的创建给予开发人员提供了很好的实现策略，但是Factory 模式仅仅局限于一类类（就是说 Product 是一类，有一个共同的基类），如果我们要为不同类的类提供一个对象创建的接口，那就要用 AbstractFactory 了。1.2 AbstactFactory 模式模式?问题问题 假设我们要开发

29、一款游戏，当然为了吸引更多的人玩，游戏难度不能太大（让大家都没有信心了，估计游戏也就没有前途了），但是也不能太简单（没有挑战性也不符合玩家的心理）。于是我们就可以采用这样一种处理策略：为游戏设立等级，初级、中级、高级甚至有BT 级。假设也是过关的游戏，每个关卡都有一些怪物（monster）守着，玩家要把这些怪物干掉才可以过关。作为开发者，我们就不得不创建怪物的类，然后初级怪物、中级怪物等都继承自怪物类（当然不同种类的则需要另创建类，但是模式相同）。在每个关卡，我们都要创建怪物的实例，例如初级就创建初级怪物（有很多种类）、中级创建中级怪物等。可以想象在这个系统中，将会有成千上万的怪物实例要创建，

30、问题是还要保证创建的时候不会出错：初级不能创建 BT 级的怪物（玩家就郁闷了，玩家一郁闷，游戏也就挂挂了），反之也不可以。AbstractFactory 模式就是用来解决这类问题的：要创建一组相关或者相互依赖的对象。?模式选择模式选择 AbstractFactory 模式典型的结构图为：第 11 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 图 2-1：AbstractFactory Pattern 结构图 AbstractFactory 模式关键就是将这一组对象的创建封装到一个用于创建对象的类（ConcreteFactory）中，

31、维护这样一个创建类总比维护 n 多相关对象的创建过程要简单的多。?实现实现?完整代码示例（code）AbstractFactory 模式的实现比较简单，这里为了方便初学者的学习和参考，将给出完整的实现代码（所有代码采用 C+实现，并在 VC 6.0 下测试运行）。第 12 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 第 13 页 共 105 页 k_eckel 代码片断 1：Product.h/Product.h#ifndef _PRODUCT_H_#define _PRODUCT_H_ class AbstractProduct

32、A public:virtual AbstractProductA();protected:AbstractProductA();private:;class AbstractProductB public:virtual AbstractProductB();protected:AbstractProductB();private:;class ProductA1:public AbstractProductA public:ProductA1();ProductA1();protected:private:;class ProductA2:public AbstractProductA p

33、ublic:ProductA2();ProductA2();protected:private:;class ProductB1:public AbstractProductB public:ProductB1();ProductB1();protected:private:;class ProductB2:public AbstractProductB public:ProductB2();ProductB2();protected:private:;#endif/_PRODUCT_H_ECT_H_ 代码片断 2：Product.cpp/Product.cpp#include Product

34、.h#include using namespace std;AbstractProductA:AbstractProductA()AbstractProductA:AbstractProductA()AbstractProductB:AbstractProductB()AbstractProductB:AbstractProductB()ProductA1:ProductA1()coutProductA1.endl;ProductA1:ProductA1()ProductA2:ProductA2()coutProductA2.endl;ProductA2:ProductA2()Product

35、B1:ProductB1()coutProductB1.endl;ProductB1:ProductB1()ProductB2:ProductB2()coutProductB2.endl;ProductB2:ProductB2()设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 第 14 页 共 105 页 k_eckel 代码片断 3：AbstractFactory.h/AbstractFactory.h#ifndef _ABSTRACTFACTORY_H_#define _ABSTRACTFACTORY_H_ class AbstractProductA;class

36、AbstractProductB;class AbstractFactory public:virtual AbstractFactory();virtual AbstractProductA*CreateProductA()=0;virtual AbstractProductB*CreateProductB()=0;protected:AbstractFactory();private:;class ConcreteFactory1:public AbstractFactory public:ConcreteFactory1();ConcreteFactory1();AbstractProd

37、uctA*CreateProductA();AbstractProductB*CreateProductB();protected:private:;class ConcreteFactory2:public AbstractFactory public:ConcreteFactory2();ConcreteFactory2();AbstractProductA*CreateProductA();AbstractProductB*CreateProductB();protected:private:;#endif/_ABSTRACTFACTORY_H_ 代码片断 4：AbstractFacto

38、ry.cpp/AbstractFactory.cpp#include AbstractFactory.h#include Product.h#include using namespace std;AbstractFactory:AbstractFactory()AbstractFactory:AbstractFactory()ConcreteFactory1:ConcreteFactory1()ConcreteFactory1:ConcreteFactory1()AbstractProductA*ConcreteFactory1:CreateProductA()return new Prod

39、uctA1();AbstractProductB*ConcreteFactory1:CreateProductB()return new ProductB1();ConcreteFactory2:ConcreteFactory2()ConcreteFactory2:ConcreteFactory2()AbstractProductA*ConcreteFactory2:CreateProductA()return new ProductA2();AbstractProductB*ConcreteFactory2:CreateProductB()return new ProductB2();设计模

40、式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 代码片断 5：main.cpp/main.cpp#include AbstractFactory.h#include using namespace std;int main(int argc,char*argv)AbstractFactory*cf1=new ConcreteFactory1();cf1-CreateProductA();cf1-CreateProductB();AbstractFactory*cf2=new ConcreteFactory2();cf2-CreateProductA();cf2-CreateP

41、roductB();return 0;?代码说明 AbstractFactory 模式的实现代码很简单，在测试程序中可以看到，当我们要创建一组对象（ProductA1，ProductA2）的时候我们只用维护一个创建对象（ConcreteFactory1），大大简化了维护的成本和工作。?讨论讨论 AbstractFactory 模式和 Factory 模式的区别是初学（使用）设计模式时候的一个容易引起困惑的地方。实际上，AbstractFactory 模式是为创建一组一组（有多类）（有多类）相关或依赖的对象提供创建接口，而 Factory 模式正如我在相应的文档中分析的是为一类一类对象提供创建接

42、口或延迟对象的创建到子类中实现。并且可以看到，AbstractFactory 模式通常都是使用 Factory 模式实现（ConcreteFactory1）。第 15 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 1.3 Singleton 模式模式?问题问题 个人认为 Singleton 模式是设计模式中最为简单、最为常见、最容易实现，也是最应该熟悉和掌握的模式。且不说公司企业在招聘的时候为了考察员工对设计的了解和把握，考的最多的就是 Singleton 模式。Singleton 模式解决问题十分常见，我们怎样去创建一个唯一的变量

43、（对象）？在基于对象的设计中我们可以通过创建一个全局变量（对象）来实现，在面向对象和面向过程结合的设计范式（如 C+中）中，我们也还是可以通过一个全局变量实现这一点。但是当我们遇到了纯粹的面向对象范式中，这一点可能就只能是通过 Singleton 模式来实现了，可能这也正是很多公司在招聘 Java 开发人员时候经常考察 Singleton 模式的缘故吧。Singleton 模式在开发中非常有用，具体使用在讨论给出。?模式选择模式选择 Singleton 模式典型的结构图为：图 2-1：Singleton Pattern 结构图 在 Singleton 模式的结构图中可以看到，我们通过维护一个

44、static 的成员变量来记录这 个唯一的对象实例。通过提供一个 staitc 的接口 instance 来获得这个唯一的实例。?实现实现?完整代码示例（code）Singleton 模式的实很简单，这里为了方便初学者的学习和参考，将给出完整的实现代码（所有代码采用 C+实现，并在 VC 6.0 下测试运行）。第 16 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 代码片断 1：Singleton.h/Singleton.h#ifndef _SINGLETON_H_#define _SINGLETON_H_#include usin

45、g namespace std;class Singleton public:static Singleton*Instance();protected:Singleton();private:static Singleton*_instance;#endif/_SINGLETON_H_ 代码片断 2：Singleton.cpp/Singleton.cpp#include Singleton.h#include using namespace std;Singleton*Singleton:_instance=0;Singleton:Singleton()coutSingleton.endl;

46、Singleton*Singleton:Instance()if(_instance=0)_instance=new Singleton();return _instance;代码片断 3：main.cpp/main.cpp#include Singleton.h#include using namespace std;int main(int argc,char*argv)Singleton*sgn=Singleton:Instance();return 0;第 17 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ Singleto

47、n 模式的实现无须补充解释，需要说明的是，Singleton 不可以被实例化，因此我们将其构造函数声明为 protected 或者直接声明为 private。?讨论讨论 Singleton 模式在开发中经常用到，且不说我们开发过程中一些变量必须是唯一的，比如说打印机的实例等等。Singleton 模式经常和 Factory（AbstractFactory）模式在一起使用，因为系统中工厂对象一般来说只要一个，笔者在开发 Visual CMCS 的时候，语义分析过程（以及其他过程）中都用到工厂模式来创建对象（对象实在是太多了），这里的工厂对象实现就是同时是一个Singleton 模式的实例，因为系

48、统我们就只要一个工厂来创建对象就可以了。1.4 Builder 模式模式?问题问题 生活中有着很多的Builder的例子，个人觉得大学生活就是一个Builder模式的最好体验：要完成大学教育，一般将大学教育过程分成 4 个学期进行，因此没有学习可以看作是构建完整大学教育的一个部分构建过程，每个人经过这 4 年的（4 个阶段）构建过程得到的最后的结果不一样，因为可能在四个阶段的构建中引入了很多的参数（每个人的机会和际遇不完全相同）。Builder 模式要解决的也正是这样的问题：当我们要创建的对象很复杂的时候（通常是由很多其他的对象组合而成），我们要要复杂对象的创建过程和这个对象的表示（展示）分离

49、开来，这样做的好处就是通过一步步的进行复杂对象的构建，由于在每一步的构造过程中可以引入参数，使得经过相同的步骤创建最后得到的对象的展示不一样。?模式选择模式选择 Builder 模式的典型结构图为：第 18 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 图 2-1：Builder Pattern 结构图 Builder 模式的关键是其中的 Director 对象并不直接返回对象，而是通过一步步（BuildPartA，BuildPartB，BuildPartC）来一步步进行对象的创建。当然这里 Director 可以提供一个默认的返回

50、对象的接口（即返回通用的复杂对象的创建，即不指定或者特定唯一指定 BuildPart 中的参数）。?实现实现?完整代码示例（code）Builder 模式的实现很简单，这里为了方便初学者的学习和参考，将给出完整的实现代码（所有代码采用 C+实现，并在 VC 6.0 下测试运行）。第 19 页 共 105 页 k_eckel 设计模式精解GoF 23 种设计模式解析附 C+实现源码 http:/ 代码片断 1：Product.h/Product.h#ifndef _PRODUCT_H_#define _PRODUCT_H_ class Product public:Product();Produ