设计模式之美学习（一）：设计模式对编程工作者是很重要的，它的作用不言而喻。

继数据结构与算法之美后，王争老师的专栏又开始更新了，这次是《设计模式之美》，希望学习之后会对自己有所提升。在此记录下自己的学习笔记，希望对自己或者看到的读者都有所裨益。

为什么每个程序员都要尽早地学习并掌握设计模式相关知识？

1. 应对面试中的设计模式相关问题

学习设计模式和算法一样，最功利、最直接的目的，可能就是应对面试了。

不管你是前端工程师、后端工程师，还是全栈工程师，在求职面试中，设计模式问题是被问得频率比较高的一类问题。特别是一些像 BAT、TMD 这样的大公司，比较重视候选人的基本功，经常会拿算法、设计模式之类的问题来考察候选人。

2. 告别写被人吐槽的烂代码

我们经常说，Talk is cheap，show me the code。实际上，代码能力是一个程序员最基础的能力，是基本功，是展示一个程序员基础素养的最直接的衡量标准。你写的代码，实际上就是你名片。

3. 提高复杂代码的设计和开发能力

大部分工程师比较熟悉的都是编程语言、工具、框架这些东西，因为每天的工作就是在框架里根据业务需求，填充代码。实际上，这样的工作并不需要你具备很强的代码设计能力，只要单纯地能理解业务，翻译成代码就可以了。

但是，有一天，leader 让开发一个跟业务无关的比较通用的功能模块，面对这样稍微复杂的代码设计和开发，就发现会有点力不从心，不知从何下手了。因为只是完成功能、代码能用，可能并不复杂，但是要想写出易扩展、易用、易维护的代码，并不容易。

如何分层、分模块？应该怎么划分类？每个类应该具有哪些属性、方法？怎么设计类之间的交互？该用继承还是组合？该使用接口还是抽象类？怎样做到解耦、高内聚低耦合？该用单例模式还是静态方法？用工厂模式创建对象还是直接 new 出来？如何避免引入设计模式提高扩展性的同时带来的降低可读性问题？……各种问题，一下子挤到面前。

4. 让读源码、学框架事半功倍

对于一个有追求的程序员来说，对技术的积累，既要有广度，也要有深度。很多技术人早早就意识到了这一点，所以在学习框架、中间件的时候，都会抽空去研究研究原理，读一读源码，希望能在深度上有所积累，而不只是略知皮毛，会用而已。

有些人看源码的时候，经常会遇到看不懂、看不下去的问题。不知道你有没有遇到过这种情况？实际上，这个问题的原因很简单，那就是你积累的基本功还不够，你的能力还不足以看懂这些代码。

5. 为你的职场发展做铺垫

普通的、低级别的开发工程师，只需要把框架、开发工具、编程语言用熟练，再做几个项目练练手，基本上就能应付平时的开发工作了。但是，如果你不想一辈子做一个低级的码农，想成长为技术专家、大牛、技术 leader，希望在职场有更高的成就、更好的发展，那就要重视基本功的训练、基础知识的积累。

你去看大牛写的代码，或者优秀的开源项目，代码写得都非常的优美，质量都很高。如果你只是框架用得很溜，架构聊得头头是道，但写出来的代码很烂，让人一眼就能看出很多不合理的、可以改进的地方，那你永远都成不了别人心目中的“技术大牛”。

总结

总结一下的话，主要有这样五点：应对面试中的设计模式相关问题；告别写被人吐槽的烂代码；提高复杂代码的设计和开发能力；让读源码、学框架事半功倍；为你的职场发展做铺垫。

投资要趁早，这样我们才能尽早享受复利。同样，有些能力，要早点锻炼；有些东西，要早点知道；有些书，要早点读。这样在你后面的生活、工作、学习中，才能一直都发挥作用。不要等到好多年后，看到了，才恍然大悟，后悔没有早点去学、去看。

设计模式作为一门与编码、开发有着直接关系的基础知识，是你现在就要开始学习的。早点去学习，以后的项目就都可以拿来锻炼，每写一行代码都是对内功的利用和加深，是可以受益一整个职业生涯的事情。

从哪些维度评判代码质量的好坏？如何具备写出高质量代码的能力？

对于程序员来说，辨别代码写得“好”还是“烂”，是一个非常重要的能力。这也是我们写出好代码的前提。毕竟，如果我们连什么是好代码、什么是烂代码，都分辨不清，又谈何写出好代码呢？

如何评价代码质量的高低？

下面是描述代码质量的所有常用词汇：

灵活性（flexibility）、可扩展性（extensibility）、可维护性（maintainability）、可读性（readability）、可理解性（understandability）、易修改性（changeability）、可复用（reusability）、可测试性（testability）、模块化（modularity）、高内聚低耦合（high cohesion loose coupling）、高效（high effciency）、高性能（high performance）、安全性（security）、兼容性（compatibility）、易用性（usability）、整洁（clean）、清晰（clarity）、简单（simple）、直接（straightforward）、少即是多（less code is more）、文档详尽（well-documented）、分层清晰（well-layered）、正确性（correctness、bug free）、健壮性（robustness）、鲁棒性（robustness）、可用性（reliability）、可伸缩性（scalability）、稳定性（stability）、优雅（elegant）、好（good）、坏（bad）……

实际上，我们很难通过其中的某个或者某几个词汇来全面地评价代码质量。因为这些词汇都是从不同维度来说的。这就好比，对于一个人的评价，我们需要综合各个方面来给出，比如性格、相貌、能力、财富等等。代码质量高低也是一个综合各种因素得到的结论。我们并不能通过单一的维度去评价一段代码写的好坏。比如，即使一段代码的可扩展性很好，但可读性很差，那我们也不能说这段代码质量高。

除此之外，不同的评价维度也并不是完全独立的，有些是具有包含关系、重叠关系或者可以互相影响的。比如，代码的可读性好、可扩展性好，就意味着代码的可维护性好。不过，我们真的可以客观地量化一段代码质量的高低吗？答案是否定的。对一段代码的质量评价，常常有很强的主观性。

正是因为代码质量评价的主观性，使得这种主观评价的准确度，跟工程师自身经验有极大的关系。越是有经验的工程师，给出的评价也就越准确。所以，这也导致如果没有人指导的话，自己一个人闷头写代码，即便写再多的代码，代码能力也可能一直没有太大提高。

最常用的评价标准有哪几个？

其中几个最常用的、最重要的评价标准，来详细讲解，其中就包括：可维护性、可读性、可扩展性、灵活性、简洁性（简单、复杂）、可复用性、可测试性。

1. 可维护性（maintainability）

落实到编码开发，所谓的“维护”无外乎就是修改 bug、修改老的代码、添加新的代码之类的工作。所谓“代码易维护”就是指，在不破坏原有代码设计、不引入新的 bug 的情况下，能够快速地修改或者添加代码。所谓“代码不易维护”就是指，修改或者添加代码需要冒着极大的引入新 bug 的风险，并且需要花费很长的时间才能完成。

维护、易维护、不易维护这三个概念不难理解。不过，对于实际的软件开发来说，更重要的是搞清楚，如何来判断代码可维护性的好坏。从正面去分析一个代码是否易维护稍微有点难度。不过，我们可以从侧面上给出一个比较主观但又比较准确的感受。如果 bug 容易修复，修改、添加功能能够轻松完成，那我们就可以主观地认为代码对我们来说易维护。相反，如果修改一个 bug，修改、添加一个功能，需要花费很长的时间，那我们就可以主观地认为代码对我们来说不易维护。

2. 可读性（readability）

软件设计大师 Martin Fowler 曾经说过：Any fool can write code that a computer can understand. Good programmers write code that humans can understand.翻译成中文就是：“任何傻瓜都会编写计算机能理解的代码。好的程序员能够编写人能够理解的代码。”

代码的可读性应该是评价代码质量最重要的指标之一。我们在编写代码的时候，时刻要考虑到代码是否易读、易理解。除此之外，代码的可读性在非常大程度上会影响代码的可维护性。毕竟，不管是修改 bug，还是修改添加功能代码，我们首先要做的事情就是读懂代码。代码读不大懂，就很有可能因为考虑不周全，而引入新的 bug。

既然可读性如此重要，那我们又该如何评价一段代码的可读性呢？

实际上，code review 是一个很好的测验代码可读性的手段。如果你的同事可以轻松地读懂你写的代码，那说明你的代码可读性很好；如果同事在读你的代码时，有很多疑问，那就说明你的代码可读性有待提高了。

3. 可扩展性（extensibilty）

可扩展性也是一个评价代码质量非常重要的标准。它表示我们的代码应对未来需求变化的能力。跟可读性一样，代码是否易扩展也很大程度上决定代码是否易维护。那到底什么是代码的可扩展性呢？

代码的可扩展性表示，我们在不修改或少量修改原有代码的情况下，通过扩展的方式添加新的功能代码。说直白点就是，代码预留了一些功能扩展点，你可以把新功能代码，直接插到扩展点上，而不需要因为要添加一个功能而大动干戈，改动大量的原始代码。

4. 灵活性（flexibility）

灵活性是一个挺抽象的评价标准，要给灵活性下个定义也是挺难的。不过，我们可以想一下，什么情况下我们才会说代码写得好灵活呢？我这里罗列了几个场景，希望能引发你自己对什么是灵活性的思考。

当我们添加一个新的功能代码的时候，原有的代码已经预留好了扩展点，我们不需要修改原有的代码，只要在扩展点上添加新的代码即可。这个时候，我们除了可以说代码易扩展，还可以说代码写得好灵活。
当我们要实现一个功能的时候，发现原有代码中，已经抽象出了很多底层可以复用的模块、类等代码，我们可以拿来直接使用。这个时候，我们除了可以说代码易复用之外，还可以说代码写得好灵活。
当我们使用某组接口的时候，如果这组接口可以应对各种使用场景，满足各种不同的需求，我们除了可以说接口易用之外，还可以说这个接口设计得好灵活或者代码写得好灵活。

从刚刚举的场景来看，如果一段代码易扩展、易复用或者易用，我们都可以称这段代码写得比较灵活。所以，灵活这个词的含义非常宽泛，很多场景下都可以使用。

5. 简洁性（simplity）

有一条非常著名的设计原则，你一定听过，那就是 KISS 原则：Keep It Simple，Stupid。这个原则说的意思就是，尽量保持代码简单。代码简单、逻辑清晰，也就意味着易读、易维护。我们在编写代码的时候，往往也会把简单、清晰放到首位。

不过，很多编程经验不足的程序员会觉得，简单的代码没有技术含量，喜欢在项目中引入一些复杂的设计模式，觉得这样才能体现自己的技术水平。实际上，思从深而行从简，真正的高手能云淡风轻地用最简单的方法解决最复杂的问题。这也是一个编程老手跟编程新手的本质区别之一。

6. 可复用性（reusability）

代码的可复用性可以简单地理解为，尽量减少重复代码的编写，复用已有的代码。实际上，代码可复用性跟 DRY（Don’t Repeat Yourself）这条设计原则的关系挺紧密的.

7. 可测试性（testability）

相对于前面六个评价标准，代码的可测试性是一个相对较少被提及，但又非常重要的代码质量评价标准。代码可测试性的好坏，能从侧面上非常准确地反应代码质量的好坏。代码的可测试性差，比较难写单元测试，那基本上就能说明代码设计得有问题。

如何才能写出高质量的代码？

问如何写出高质量的代码，也就等同于在问，如何写出易维护、易读、易扩展、灵活、简洁、可复用、可测试的代码。

要写出满足这些评价标准的高质量代码，我们需要掌握一些更加细化、更加能落地的编程方法论，包括面向对象设计思想、设计原则、设计模式、编码规范、重构技巧等。而所有这些编程方法论的最终目的都是为了编写出高质量的代码。

总结

1. 如何评价代码质量的高低？

代码质量的评价有很强的主观性，描述代码质量的词汇也有很多，比如可读性、可维护性、灵活、优雅、简洁等，这些词汇是从不同的维度去评价代码质量的。它们之间有互相作用，并不是独立的，比如，代码的可读性好、可扩展性好就意味着代码的可维护性好。代码质量高低是一个综合各种因素得到的结论。我们并不能通过单一的维度去评价一段代码的好坏。

2. 最常用的评价标准有哪几个？

最常用到几个评判代码质量的标准是：可维护性、可读性、可扩展性、灵活性、简洁性、可复用性、可测试性。其中，可维护性、可读性、可扩展性又是提到最多的、最重要的三个评价标准。

3. 如何才能写出高质量的代码？

要写出高质量代码，我们就需要掌握一些更加细化、更加能落地的编程方法论，这就包含面向对象设计思想、设计原则、设计模式、编码规范、重构技巧等等。

面向对象、设计原则、设计模式、编程规范、重构，这五者有何关系？

面向对象

主流的编程范式或者是编程风格有三种，它们分别是面向过程、面向对象和函数式编程。面向对象这种编程风格又是这其中最主流的。现在比较流行的编程语言大部分都是面向对象编程语言。大部分项目也都是基于面向对象编程风格开发的。面向对象编程因为其具有丰富的特性（封装、抽象、继承、多态），可以实现很多复杂的设计思路，是很多设计原则、设计模式编码实现的基础。

需要掌握的7大知识点：

面向对象的四大特性：封装、抽象、继承、多态
面向对象编程与面向过程编程的区别和联系
面向对象分析、面向对象设计、面向对象编程
接口和抽象类的区别以及各自的应用场景
基于接口而非实现编程的设计思想
多用组合少用继承的设计思想
面向过程的贫血模型和面向对象的充血模型

设计原则

设计原则是指导我们代码设计的一些经验总结。设计原则这块儿的知识有一个非常大的特点，那就是这些原则听起来都比较抽象，定义描述都比较模糊，不同的人会有不同的解读。所以，如果单纯地去记忆定义，对于编程、设计能力的提高，意义并不大。对于每一种设计原则，我们需要掌握它的设计初衷，能解决哪些编程问题，有哪些应用场景。只有这样，我们才能在项目中灵活恰当地应用这些原则。

需要掌握的常用设计原则：

SOLID 原则 -SRP 单一职责原则
SOLID 原则 -OCP 开闭原则
SOLID 原则 -LSP 里式替换原则
SOLID 原则 -ISP 接口隔离原则
SOLID 原则 -DIP 依赖倒置原则
DRY 原则、KISS 原则、YAGNI 原则、LOD 法则

设计模式

设计模式是针对软件开发中经常遇到的一些设计问题，总结出来的一套解决方案或者设计思路。大部分设计模式要解决的都是代码的可扩展性问题。设计模式相对于设计原则来说，没有那么抽象，而且大部分都不难理解，代码实现也并不复杂。这一块的学习难点是了解它们都能解决哪些问题，掌握典型的应用场景，并且懂得不过度应用。

经典的设计模式可以分为三大类：创建型、结构型、行为型。

1. 创建型

常用的有：单例模式、工厂模式（工厂方法和抽象工厂）、建造者模式。不常用的有：原型模式。

2. 结构型

常用的有：代理模式、桥接模式、装饰者模式、适配器模式。不常用的有：门面模式、组合模式、享元模式。

3. 行为型

常用的有：观察者模式、模板模式、策略模式、职责链模式、迭代器模式、状态模式。不常用的有：访问者模式、备忘录模式、命令模式、解释器模式、中介模式。

编程规范

编程规范主要解决的是代码的可读性问题。编码规范相对于设计原则、设计模式，更加具体、更加偏重代码细节。即便你可能对设计原则不熟悉、对设计模式不了解，但你最起码要掌握基本的编码规范，比如，如何给变量、类、函数命名，如何写代码注释，函数不宜过长、参数不能过多等等。

代码重构

在软件开发中，只要软件在不停地迭代，就没有一劳永逸的设计。随着需求的变化，代码的不停堆砌，原有的设计必定会存在这样那样的问题。针对这些问题，我们就需要进行代码重构。重构是软件开发中非常重要的一个环节。持续重构是保持代码质量不下降的有效手段，能有效避免代码腐化到无可救药的地步。

而重构的工具就是我们前面罗列的那些面向对象设计思想、设计原则、设计模式、编码规范。

需要掌握的知识点有：

重构的目的（why）、对象（what）、时机（when）、方法（how）；
保证重构不出错的技术手段：单元测试和代码的可测试性；
两种不同规模的重构：大重构（大规模高层次）和小重构（小规模低层次）。

五者之间的联系

面向对象编程因为其具有丰富的特性（封装、抽象、继承、多态），可以实现很多复杂的设计思路，是很多设计原则、设计模式等编码实现的基础。
设计原则是指导我们代码设计的一些经验总结，对于某些场景下，是否应该应用某种设计模式，具有指导意义。比如，“开闭原则”是很多设计模式（策略、模板等）的指导原则。
设计模式是针对软件开发中经常遇到的一些设计问题，总结出来的一套解决方案或者设计思路。应用设计模式的主要目的是提高代码的可扩展性。从抽象程度上来讲，设计原则比设计模式更抽象。设计模式更加具体、更加可执行。
编程规范主要解决的是代码的可读性问题。编码规范相对于设计原则、设计模式，更加具体、更加偏重代码细节、更加能落地。持续的小重构依赖的理论基础主要就是编程规范。
重构作为保持代码质量不下降的有效手段，利用的就是面向对象、设计原则、设计模式、编码规范这些理论。

实际上，面向对象、设计原则、设计模式、编程规范、代码重构，这五者都是保持或者提高代码质量的方法论，本质上都是服务于编写高质量代码这一件事的。当我们追本逐源，看清这个本质之后，很多事情怎么做就清楚了，很多选择怎么选也清楚了。比如，在某个场景下，该不该用这个设计模式，那就看能不能提高代码的可扩展性；要不要重构，那就看重代码是否存在可读、可维护问题等。

总结