軟件設計模式（Java版）（第2版）

程細柱，韶關學院信息工程學院計算機軟件專業教學型教師，擔任的主要課程有：軟件設計模式、UML軟件建模、Java程序設計、Web程序設計、Python程序設計、C#程序設計、Win高級編程、操作系統等。出版的教材有：2022年《Python程序設計教程》（978-7-111-71160-5、機械工業出版社）的第一主編，2018年《軟件設計模式（Java版）》（978-7 -115-47788-0、人民郵電出版社）教材，2016年《Java面向對象程序設計》（ISBN:9787564740634、電子科技大學出版社）。獲軟件著作權2項，“Java程序設計”獲得2020年第二批在線教學優秀案例省二等獎；主持教改項目2項，網絡課程建設項目2項，題庫建設項目1項。參加廣東省教育廳組織的全省教師計算機教育軟件設計大賽兩次，獲三等獎2項。教學輔導方面，指導大學生創新創業項目3項，指導學生參加“藍橋杯”全國軟件設計大賽、全國信息技術應用水平大賽獲得國家級或省級獎多次。

第 1章　軟件設計模式基礎 1

1.1 軟件設計模式概述 1

1.1.1 軟件設計模式的產生背景 1

1.1.2 軟件設計模式的概念與意義 2

1.1.3 軟件設計模式的基本要素 2

1.1.4 GoF的23種設計模式簡介 3

1.2 UML中的類圖 4

1.2.1 統一建模語言簡介 4

1.2.2 類、接口和類圖 4

1.2.3 類之間的關系 5

1.3 面向對象的設計原則 8

1.3.1 開閉原則 8

1.3.2 裏氏替換原則 9

1.3.3 依賴倒置原則 12

1.3.4 單一職責原則 15

1.3.5 接口隔離原則 16

1.3.6 迪米特法則 19

1.3.7 合成復用原則 21

1.3.8 7種設計原則的要點 23

1.4 GAI與軟件設計模式 23

1.4.1 GAI在軟件設計模式中的價值 23

1.4.2 如何利用GAI進行模式設計 24

1.5 本章小結 25

第 2章 創建型模式（上） 26

2.1 創建型模式概述 26

2.2 單例模式 26

2.2.1 模式的定義與特點 26

2.2.2 模式的結構與實現 27

2.2.3 模式的應用實例 29

2.2.4 模式的應用場景 32

2.2.5 模式的擴展 32

2.2.6 GAI在模式知識探索中的應用 33

2.3 原型模式 33

2.3.1 模式的定義與特點 34

2.3.2 模式的結構與實現 34

2.3.3 模式的應用實例 35

2.3.4 模式的應用場景 38

2.3.5 模式的擴展 39

2.3.6 GAI在模式知識探索中的應用 42

2.4 本章小結 42

第3章　創建型模式（下） 43

3.1 工廠方法模式 43

3.1.1 模式的定義與特點 43

3.1.2 模式的結構與實現 44

3.1.3 模式的應用實例 47

3.1.4 模式的應用場景 50

3.1.5 模式的擴展 50

3.1.6 GAI在模式知識探索中的應用 51

3.2 抽象工廠模式 52

3.2.1 模式的定義與特點 52

3.2.2 模式的結構與實現 53

3.2.3 模式的應用實例 55

3.2.4 模式的應用場景 58

3.2.5 模式的擴展 59

3.2.6 GAI在模式知識探索中的應用 59

3.3 建造者模式 59

3.3.1 模式的定義與特點 60

3.3.2 模式的結構與實現 60

3.3.3 模式的應用實例 63

3.3.4 模式的應用場景 66

3.3.5 模式的擴展 66

3.3.6 GAI在模式知識探索中的應用 67

3.4 本章小結 67

第4章　結構型模式（上） 68

4.1 結構型模式概述 68

4.2 代理模式 68

4.2.1 模式的定義與特點 69

4.2.2 模式的結構與實現 69

4.2.3 模式的應用實例 70

4.2.4 模式的應用場景 72

4.2.5 模式的擴展 73

4.2.6 GAI在模式知識探索中的應用 75

4.3 適配器模式 76

4.3.1 模式的定義與特點 76

4.3.2 模式的結構與實現 77

4.3.3 模式的應用實例 79

4.3.4 模式的應用場景 81

4.3.5 模式的擴展 81

4.3.6 GAI在模式知識探索中的應用 83

4.4 橋接模式 84

4.4.1 模式的定義與特點 84

4.4.2 模式的結構與實現 85

4.4.3 模式的應用實例 86

4.4.4 模式的應用場景 89

4.4.5 模式的擴展 90

4.4.6 GAI在模式知識探索中的應用 90

4.5 本章小結 91

第5章　結構型模式（下） 92

5.1 裝飾模式 92

5.1.1 模式的定義與特點 92

5.1.2 模式的結構與實現 92

5.1.3 模式的應用實例 94

5.1.4 模式的應用場景 98

5.1.5 模式的擴展 99

5.1.6 GAI在模式知識探索中的應用 102

5.2 外觀模式 102

5.2.1 模式的定義與特點 102

5.2.2 模式的結構與實現 103

5.2.3 模式的應用實例 104

5.2.4 模式的應用場景 108

5.2.5 模式的擴展 108

5.2.6 GAI在模式知識探索中的應用 109

5.3 享元模式 110

5.3.1 模式的定義與特點 110

5.3.2 模式的結構與實現 110

5.3.3 模式的應用實例 113

5.3.4 模式的應用場景 116

5.3.5 模式的擴展 117

5.3.6 GAI在模式知識探索中的應用 118

5.4 組合模式 119

5.4.1 模式的定義與特點 119

5.4.2 模式的結構與實現 119

5.4.3 模式的應用實例 122

5.4.4 模式的應用場景 125

5.4.5 模式的擴展 125

5.4.6 GAI在模式知識探索中的應用 126

5.5 本章小結 126

第6章　行為型模式（上） 127

6.1 行為型模式概述 127

6.2 模板方法模式 127

6.2.1 模式的定義與特點 128

6.2.2 模式的結構與實現 128

6.2.3 模式的應用實例 130

6.2.4 模式的應用場景 133

6.2.5 模式的擴展 133

6.2.6 GAI在模式知識探索中的應用 135

6.3 策略模式 136

6.3.1 模式的定義與特點 136

6.3.2 模式的結構與實現 137

6.3.3 模式的應用實例 138

6.3.4 模式的應用場景 141

6.3.5 模式的擴展 142

6.3.6 GAI在模式知識探索中的應用 142

6.4 命令模式 143

6.4.1 模式的定義與特點 143

6.4.2 模式的結構與實現 144

6.4.3 模式的應用實例 145

6.4.4 模式的應用場景 150

6.4.5 模式的擴展 150

6.4.6 GAI在模式知識探索中的應用 152

6.5 本章小結 153

第7章　行為型模式（中） 154

7.1 職責鏈模式 154

7.1.1 模式的定義與特點 154

7.1.2 模式的結構與實現 155

7.1.3 模式的應用實例 157

7.1.4 模式的應用場景 159

7.1.5 模式的擴展 159

7.1.6 GAI在模式知識探索中的應用 162

7.2 狀態模式 162

7.2.1 模式的定義與特點 163

7.2.2 模式的結構與實現 163

7.2.3 模式的應用實例 165

7.2.4 模式的應用場景 172

7.2.5 模式的擴展 172

7.2.6 GAI在模式知識探索中的應用 174

7.3 觀察者模式 174

7.3.1 模式的定義與特點 174

7.3.2 模式的結構與實現 175

7.3.3 模式的應用實例 177

7.3.4 模式的應用場景 182

7.3.5 模式的擴展 182

7.3.6 GAI在模式知識探索中的應用 184

7.4 中介者模式 185

7.4.1 模式的定義與特點 185

7.4.2 模式的結構與實現 186

7.4.3 模式的應用實例 188

7.4.4 模式的應用場景 192

7.4.5 模式的擴展 193

7.4.6 GAI在模式知識探索中的應用 195

7.5 本章小結 195

第8章　行為型模式（下） 196

8.1 疊代器模式 196

8.1.1 模式的定義與特點 196

8.1.2 模式的結構與實現 197

8.1.3 模式的應用實例 199

8.1.4 模式的應用場景 203

8.1.5 模式的擴展 203

8.1.6 GAI在模式知識探索中的應用 205

8.2 訪問者模式 206

8.2.1 模式的定義與特點 206

8.2.2 模式的結構與實現 207

8.2.3 模式的應用實例 209

8.2.4 模式的應用場景 213

8.2.5 模式的擴展 214

8.2.6 GAI在模式知識探索中的應用 214

8.3 備忘錄模式 215

8.3.1 模式的定義與特點 215

8.3.2 模式的結構與實現 216

8.3.3 模式的應用實例 217

8.3.4 模式的應用場景 221

8.3.5 模式的擴展 221

8.3.6 GAI在模式知識探索中的應用 223

8.4 解釋器模式 223

8.4.1 模式的定義與特點 223

8.4.2 模式的結構與實現 224

8.4.3 模式的應用實例 226

8.4.4 模式的應用場景 229

8.4.5 模式的擴展 229

8.4.6 GAI在模式知識探索中的應用 230

8.5 本章小結 230

第9章　設計模式實驗指導 231

9.1 Gaphor的使用與類圖的設計 231

9.1.1 實驗目的 231

9.1.2 實驗原理 231

9.1.3 實驗內容 235

9.1.4 實驗要求 235

9.1.5 實驗步驟 235

9.1.6 GAI在實驗中的應用 235

9.2 創建型模式應用實驗 236

9.2.1 實驗目的 236

9.2.2 實驗原理 236

9.2.3 實驗內容 237

9.2.4 實驗要求 237

9.2.5 實驗步驟 237

9.2.6 GAI在實驗中的應用 240

9.3 結構型模式應用實驗 241

9.3.1 實驗目的 241

9.3.2 實驗原理 241

9.3.3 實驗內容 242

9.3.4 實驗要求 242

9.3.5 實驗步驟 243

9.3.6 GAI在實驗中的應用 244

9.4 行為型模式應用實驗 244

9.4.1 實驗目的 245

9.4.2 實驗原理 245

9.4.3 實驗內容 246

9.4.4 實驗要求 246

9.4.5 實驗步驟 246

9.4.6 GAI在實驗中的應用 249

9.5 本章小結 249