程序设计模式(ai人工智能数据标注)

软件设计模式的产生背景

“设计模式”这个术语最初并没有出现在软件设计中，而是用在了架构设计中。

1977年，美国著名建筑师、加州大学伯克利分校环境结构中心主任克里斯托弗·亚历山大(Christopher Alexander)在他的著作《一种模式语言:城镇建筑构造》中描述了一些常见的建筑设计问题，提出了253种关于城镇、街区、住宅、花园和房间设计的基本模式。

1979年，他的另一部经典著作《建筑的永恒之道》进一步强化了设计模式的思想，为后来的建筑设计指明了方向。

1987年，Kent Beck和沃德·坎宁安首次将Christopher Alexander的模式思想应用于Smalltalk中图形用户界面的生成，但并未引起软件行业的重视。

直到1990年，软件工程界才开始讨论设计模式的话题，随后又召开了几次关于设计模式的研讨会。

1995年，ErichGamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides等四位作者合作出版了《设计模式:可重用面向对象软件的元素》一书。本教程包含了23种设计模式，这是设计模式领域的里程碑，引领了软件设计模式的突破。这四位作者也被称为他们在软件开发领域的“四人帮”(g of)匿名。

直到现在，窄设计模式仍然是本教程介绍的23个经典设计模式。

软件设计模式的概念与意义

软件设计模式的定义有很多，有的来自模式的特性，有的来自模式的功能。本教程给出的定义是大多数学者认可的，从以下两个方面进行说明。

1. 软件设计模式的概念

软件设计模式(Design Pattern)也称设计模式，是一套经过反复使用、被大多数人所熟知、分类编目的代码设计经验的总结。描述了软件设计过程中经常出现的一些问题及其解决方法。也就是说，它是解决具体问题的一系列套路，是对前人代码设计经验的总结。具有一定的通用性，可以重复使用。其目的是提高代码的可重用性、可读性和可靠性。

2. 学习设计模式的意义

设计模式的本质是面向对象设计原则的实际应用，是对类的封装、继承和多态，以及类的关联和组合的充分理解。使用正确的设计模式有以下优点。

可以提高程序员的思维能力、编程能力和设计能力。使程序设计更加标准化、代码编制更加工程化，使软件开发效率大大提高，从而缩短软件的开发周期。使设计的代码可重用性高、可读性强、可靠性高、灵活性好、可维护性强。

当然，软件设计模式只是一个指南。在具体的软件开发中，需要根据所设计的应用系统的特点和要求来选择合适的软件。对于简单的程序开发，写一个简单的算法比引入某种设计模式更容易。但是对于大型项目的开发或者框架设计，使用设计模式组织代码显然更好。

软件设计模式的基本要素

软件设计模式使人们能够更简单、更方便地重用成功的设计和架构。它们通常包含以下基本元素:模式名、别名、动机、问题、解决方案、效果、结构、模式角色、合作关系、实现方法、适用性、已知应用、例程、模式扩展和相关模式等。最关键的要素包括以下四个主要部分。

1. 模式名称

每种模式都有自己的名字，通常用一两个词来描述。可以根据模式的问题、特点、解决方法、功能、效果来命名。PatternName帮助我们理解和记忆模式，也方便我们讨论自己的设计。

2. 问题

问题描述了模式的应用环境，即何时使用模式。它解释了设计问题和问题的原因和后果，以及必须满足的一系列先决条件。

3. 解决方案

模式的解决方案包括设计的组件、它们之间的关系、它们各自的职责和协作方式。由于模式就像模板一样，它可以应用于许多不同的情况，因此解决方案并不描述特定的设计或实现，而是提供设计问题的抽象描述，以及如何用元素的一般组合(类或对象的组合)来解决它。

4. 效果

描述了模型的应用效果和使用模型时应权衡的问题，即模型的优缺点。主要衡量时间和空，以及这种模式对系统的灵活性、可扩展性和可移植性的影响，同时也考虑其实现。明确列出这些结果对理解和评估这些模式有很大帮助。