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软体样式(Design Pattern )之应用

软体样式(Design Pattern )

          之应用



※ 高焕堂



自从1991年以来﹐样式观念和理论逐渐成为物件导向(OO)领域中最热门的话题之一。本文探讨如何使用样式﹐解决软体上的常见问题。





什么是样式？

     顾名思意﹐样式是人们遭遇到特定问题时﹐大家惯用的应付方式。样式可用来解决问题﹐而且是有效、可靠的。掌握愈多样式﹐运用愈成熟﹐就愈是杰出的设计专家。

    依据样式理论大师亚历山大(Christopher Alexander) 之定义﹕



「样式是某外在环境(Context) 下﹐对特定问题(Problem)的惯用解决之道(Solution)」



例如﹐在平坦的校园里(Context) ﹐下述两项需求是互相冲突的﹕

      ◎学生需要交通工具代步。

      ◎校园空气必须保持清洁。



就产生问题(Problem) 了﹐该如何化解呢﹖在一般校园里﹐惯用解决之道(Solution)是﹕规定在校园中只能骑自行车﹐不能骑有污染的机车和汽车。此解决之道是否有效﹐是取决于外在环境(Context) 。例如﹐在不平坦的清华大学校园中﹐上述解决之道就无效用了。于是另找解决方案来处理这问题了﹔例如﹐提供电动机车供学生在校园中使用。

    自从1991年以来﹐亚历山大的样式理论逐渐应用于OO软体的设计上﹐可解决软体设计上的问题。例如﹐软体设计时﹐常见下述问题﹕



软体模组(Module)之间的相依性太高﹐不易个别抽换模组﹐软体的「软」性就降低了。

可利用样式解决这种问题﹐求增强模组之间的独立性﹐提高软体的弹性(Flexibility) ﹐降低软体的维护费用﹗



设计样式(Design Pattern)



在Erich Gamma 等人合着的﹕



"Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software"



一书列出23种软体样式﹐可解决软体设计上的特定问题。本文举例说明其中的3 种样式﹐看看它们的应用情形。

      1. Factory Method 样式

      2. Abstract Factory 样式

      3. Builder样式



首先拿个简单程式来叙述「问题」之所在﹕



//// p1.cpp

class Integer {

    int value;

  public:

    Integer()   {  value=100;  }

    void DisplayValue()

         {  cout << value << endl;  }

};



class Document {

       Integer *pi;

     public:

   Document() { pi = new Integer(); }

    void DisplayData()

       {  pi->DisplayValue();  }

};



void main() {

   Document d;

   d.DisplayData();

}

//// end



    两类别的相依性很高﹐原因是﹕Document类别直接使用Integer 字眼﹐且使用两次。于是﹐问题是﹕



「若必须将Integer 类别名称改为Float 时﹐得更换 Document类别中的Integer 字眼」。



亦即﹐抽换Integer 类别时﹐会牵连到Document类别﹐抽换过程将不会很顺畅﹗藉由抽象类别﹐可解决部分问题，如下﹕



//// p2.cpp

class Data {

     public:

       virtual void DisplayValue()=0;

};



class Integer : public Data {

    int value;

  public:

    Integer()  {  value=100;  }

   virtual void DisplayValue()

          { cout << value << endl; }

};

class Document {

     Data *pd;

   public:

     Docu

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