2.1　設(shè)計模式及其作用

設(shè)計模式（Design Pattern）是軟件設(shè)計中給定背景（Context）下普遍存在的問題的一般性、可復(fù)用的解決方案[1]。這個定義可能有點抽象，但是我們可以先了解一下設(shè)計模式的歷史由來以對其獲得一個感性的認(rèn)識。

一般認(rèn)為模式（Pattern）起源于Christopher Alexander所提出的建筑上的概念，后來有人開始將其用到軟件行業(yè)。這其中最為人所熟知的是Erich Gamma等4人（這4人亦被稱為Gang of Four，GOF）于1994年所出版的經(jīng)典之作《設(shè)計模式：可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》（Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software）。實際上，國人也不必舍近求遠(yuǎn)，我們可以從大家耳熟能詳?shù)娜嬛腥ブ苯痈惺芤幌略O(shè)計模式是什么。

中國古代兵法著作《三十六計》中提到的許多計策都是大家耳熟能詳?shù)模缯{(diào)虎離山計、離間計、反間計等。《三十六計》中的每個計策都可以看作一個關(guān)于計策的模式。例如，其中的借刀殺人計的描述如下：

敵已明，友未定，引友殺敵，不自出力，以《損》推演。

意思是說，目前的形勢是，誰是敵人已經(jīng)明朗而誰是友人尚未明確。在此情形下，利用“友人”去消滅敵人，自己則不用親自動手便能夠坐收漁人之利。這個計策是根據(jù)《易經(jīng)》中的損卦推演出來的。

借刀殺人計的描述就可以反映出設(shè)計模式的幾個要素。首先是所謂的給定背景，它指明了什么情況下可以運(yùn)用某個計策（模式）。借刀殺人計中的“敵已明，友未定”（誰是敵人已明朗，誰是友人尚未明確）就說明了該計策（模式）的運(yùn)用背景。其次是解決方案，當(dāng)然解決方案的背后是問題。對于借刀殺人計而言，要解決的問題很明顯是消滅敵人，而相應(yīng)的解決方案是借他人（即“友人”）之手而不必自己親自動手：由于敵人已明朗，而“友人”尚未明確，借“友人”之手去消滅敵人，則這兩方無論誰受打擊對己方而言都是有利而無害的。再次是隱藏在計策（模式）背后的思想，《三十六計》中的計策源自《易經(jīng)》中的卦象（思想）。例如，借刀殺人計就是根據(jù)《易經(jīng)》中的第41卦（損卦）推演出來的。

另外，計策和計策之間往往不是孤立的，而是需要相互配合使用的。例如，離間計（其核心是破壞敵人內(nèi)部關(guān)系，使他們疏遠(yuǎn)）和反間計（其核心是發(fā)現(xiàn)敵方的間諜后不揭穿而利用其傳遞假情報）就經(jīng)常配合著使用。《三國演義》中“蔣干盜書”的故事就是綜合使用了離間計和反間計以削弱曹操的勢力。赤壁大戰(zhàn)前夕，曹操手下的謀士蔣干去東吳勸降周瑜，周瑜則故意在書房中讓蔣干盜得一封捏造的由曹操水軍將領(lǐng)蔡瑁、張允寫給自己的降書，以利用蔣干攜帶假情報給曹操，離間曹操與蔡瑁、張允之間的關(guān)系。曹操果真上了當(dāng)，斬了精通水戰(zhàn)的蔡瑁、張允。另外，三十六計中專門有一計叫作連環(huán)計，其核心就是環(huán)環(huán)相扣地使用其他各個計策。連環(huán)計更加明確地表明了各個計策之間不是孤立的，在特定情況下它們是相互聯(lián)系的。

此時回到正題，就不難理解設(shè)計模式了：我們可以將設(shè)計模式看作軟件設(shè)計領(lǐng)域的三十六計。

正如三十六計中的各個計策之間并不是孤立的，而是相互聯(lián)系的，設(shè)計模式與設(shè)計模式之間也不是孤立的。在解決實際問題的過程中，我們往往需要綜合使用多個設(shè)計模式，而不是單靠某個設(shè)計模式，這點從本書后續(xù)所提供的各個實戰(zhàn)案例中可見一斑。

隱藏在三十六計背后的是《易經(jīng)》中的思想，而隱藏在設(shè)計模式背后的是面向?qū)ο笤O(shè)計的思想[2]。

設(shè)計模式是一種可復(fù)用的設(shè)計方案，它并不是可以直接使用的代碼。因此，這就涉及設(shè)計模式的實現(xiàn)問題，即如何將設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的代碼。當(dāng)然，這也涉及編程語言，具體來說是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。因此，一方面設(shè)計模式依賴于編程語言，因為最終我們要將設(shè)計模式轉(zhuǎn)化為具體的可執(zhí)行的代碼；另一方面，設(shè)計模式具有語言獨(dú)立性，一個設(shè)計模式可以使用Java語言實現(xiàn)，也可以使用C++、C#等其他面向?qū)ο蟮木幊陶Z言實現(xiàn)。當(dāng)然，在實現(xiàn)設(shè)計模式時我們也必須考慮所選用的編程語言自身的特點。由于本書選用Java語言作為實現(xiàn)語言，因此對設(shè)計模式進(jìn)行描述時有時會直接從語言的層面出發(fā)。讀者若需要以其他語言作為實現(xiàn)語言也無妨，只要在具體實現(xiàn)時充分考慮語言自身的特點即可。考慮到設(shè)計模式本身并非可直接使用的代碼，而其實現(xiàn)又離不開代碼，本書在介紹各個具體設(shè)計模式的時候會盡可能地給出相應(yīng)的可復(fù)用實現(xiàn)代碼，以便讀者理解和應(yīng)用相應(yīng)的設(shè)計模式。

設(shè)計模式可以為我們解決設(shè)計問題提供可借鑒的成熟解決方案。設(shè)計模式是在廣泛實踐的基礎(chǔ)上提煉出來的設(shè)計方案。這也就意味著，很多設(shè)計模式已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在很多軟件的設(shè)計之中。例如，Java標(biāo)準(zhǔn)庫API的設(shè)計就運(yùn)用了很多設(shè)計模式。本書也正是鑒于此，在介紹每個具體的設(shè)計模式時，設(shè)有專門的一節(jié)介紹Java標(biāo)準(zhǔn)庫對相應(yīng)設(shè)計模式的運(yùn)用。

設(shè)計模式為軟件開發(fā)人員之間闡述和溝通設(shè)計方案提供了公用的詞匯。在團(tuán)隊開發(fā)中，軟件的設(shè)計必然涉及設(shè)計方案的討論與溝通。一方面，負(fù)責(zé)設(shè)計的人員之間需要進(jìn)行方案的溝通。另一方面，最終負(fù)責(zé)落實設(shè)計方案的人員（開發(fā)人員）也需要理解設(shè)計方案，這當(dāng)然也涉及相應(yīng)的闡述和溝通，而設(shè)計模式為開發(fā)人員之間闡述和溝通設(shè)計方案提供了一個統(tǒng)一的基礎(chǔ)，即大家都能理解且理解一致的詞匯。這種詞匯在軟件設(shè)計過程中所起的作用，正如其他專業(yè)術(shù)語（如繼承、多態(tài)等）在我們工作的過程中所起的作用一樣。比如，團(tuán)隊成員在討論一個關(guān)于如何擴(kuò)展我們手頭沒有源代碼的Java類的問題時，有人提出“我們自己新建一個類，該類繼承自××類”，此時大家便都明白可以怎么做了。

設(shè)計模式可以作為描述軟件架構(gòu)的一種方式。設(shè)計模式構(gòu)建了開發(fā)人員之間闡述和溝通設(shè)計方案的詞匯，因此它自然可以用來描述軟件的架構(gòu)。有了設(shè)計模式，我們在描述系統(tǒng)架構(gòu)的時候便可以使用“本模塊運(yùn)用了××設(shè)計模式”之類的語句。