UML与设计模式
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UML与设计模式
快拿分：类图 多重度与关系类型；用例 include/extend；模式题 写标准角色名（Context、Strategy…）+ 模式英文——与教材图示一致即稳。
用例：include 还是 extend？
| 判断 | <<include>> | <<extend>> |
|---|---|---|
| 是否必须执行 | 必须（缺了主用例不完整） | 可选（条件满足才发生） |
| 典型表述 | 「必然」「首先要」 | 「可能」「有时」「若…则」 |
| 箭头方向 | 基本用例 → 被包含用例 | 扩展用例 → 基本用例 |
| 记忆 | include = 硬包含 | extend = 外挂扩展 |
GoF 三类：10 秒区分（软考常考）
| 类型 | 核心问题 | 记一句 | 数量 |
|---|---|---|---|
| 创建型 | 怎么 new 出来 | 隐藏创建细节，让系统少依赖具体类 | 5 |
| 结构型 | 怎么拼在一起 | 类/对象组合成更大结构，接口仍好用 | 7 |
| 行为型 | 怎么分工协作 | 对象间通信、算法与职责怎么分配 | 11 |
考场快判口诀
- 题干强调 唯一实例、分步构建、克隆、工厂/产品族 → 先想 创建型。
- 题干强调 接口转换、包装一层、统一入口、树形整体-部分、共享对象、替身 → 先想 结构型。
- 题干强调 算法可换、状态变行为变、通知订阅、请求封装、沿链传递、访问聚合 → 先想 行为型。
23 种 = GoF 经典全集（软考下午程序填空与 UML 题多考其中 加粗 模式）。速扫表见 设计模式应试要点。
一、知识与应试（考点·难点·知识点合一）
1.1 类图与关系
- 依赖 < 关联 < 聚合 < 组合（整体-部分强度递增）。
- 泛化（继承）、实现（接口）。
- 〔难点〕：组合部分随整体销毁；聚合部分可独立存在。
- 多重度：
1、0..1、*、1..*等按题补全。
| 关系 | 卷面关键词 | 画法 / 填空注意 |
|---|---|---|
| 依赖 | 使用、调用、参数、局部变量 | 虚线箭头，方向指向被依赖者 |
| 关联 | 持有、知道、导航 | 实线，可补角色名与多重度 |
| 聚合 | 部分可脱离整体存在 | 空心菱形放整体端 |
| 组合 | 部分随整体创建/销毁 | 实心菱形放整体端 |
| 泛化 | 继承、父类/子类 | 空心三角指向父类 |
| 实现 | 接口/实现类 | 虚线空心三角指向接口 |
1.2 用例图与行为图
- include：公共步骤必执行；extend：在扩展点条件满足时附加。
- 顺序图：生命线、同步/异步消息、
alt/opt/loop框。 - 状态图：状态、事件、守卫；与活动图区别（状态 vs 控制流）。
1.3 GoF 23 种设计模式（分类 · 意图 · 举例 · 角色）
下午题常见两种：给类图/代码空填模式名与角色；给场景选模式。下表按 创建型 → 结构型 → 行为型 排列；粗体 为近年卷面高频。
一、创建型（5）——关心「对象的诞生」
| 模式 | 意图（背一句） | 生活/业务举例（帮助记忆） | 典型角色 / 卷面空位 |
|---|---|---|---|
| Singleton 单例 | 保证类 只有一个实例，全局访问点 | 配置中心、线程池、日志管理器「全系统一份」 | getInstance()、私有构造 |
| Factory Method 工厂方法 | 子类决定 实例化哪一个具体产品 | 文档应用：WordDocument / PdfDocument 由子类工厂创建 | Creator、Product、createProduct() |
| Abstract Factory 抽象工厂 | 创建 一族相互关联 的产品，且族可切换 | UI 主题：Win 按钮+滚动条 vs Mac 按钮+滚动条 成套换肤 | AbstractFactory、AbstractProductA/B |
| Builder 建造者 | 分步构建 复杂对象，同一过程不同表示 | 套餐：Director 按步骤组装汉堡+可乐；要「儿童餐/豪华餐」换 Builder | Builder、ConcreteBuilder、Director、Product |
| Prototype 原型 | 用 克隆 复制已有对象，少调 new | 简历模板复制后改姓名；图形编辑器「复制粘贴」图形 | clone()、Prototype |
创建型易混
| 对比 | 分辨 |
|---|---|
| 工厂方法 vs 抽象工厂 | 工厂方法：一个产品等级 由子类选具体类；抽象工厂：多产品成族 一起换 |
| 建造者 vs 抽象工厂 | 建造者：同一构建流程、逐步装配；抽象工厂：一次性拿齐一族产品 |
| 单例 vs 静态类 | 单例可 多态、延迟加载、可被继承（题里常考「全局唯一」） |
二、结构型（7）——关心「类和对象的组合」
| 模式 | 意图（背一句） | 生活/业务举例 | 典型角色 / 卷面空位 |
|---|---|---|---|
| Adapter 适配器 | 把 不兼容接口 转成客户端期望的接口 | 欧标插头 → 转接头 → 国标插座；旧系统 API 包一层给新系统调 | Target、Adaptee、Adapter |
| Bridge 桥接 | 抽象与实现分离，两维度独立扩展 | 遥控器（抽象）+ 电视机/音响（实现）；跨平台 消息发送 × 加密算法 | Abstraction、Implementor |
| Composite 组合 | 树形 结构，统一对待叶子与容器 | 文件夹/文件；菜单/菜单项；组织架构「部门-员工」 | Component、Leaf、Composite |
| Decorator 装饰 | 动态 给对象叠加职责（包装） | 咖啡 + 加奶 + 加糖；InputStream 套 Buffered 再套 GZIP | Component、Decorator、ConcreteDecorator |
| Facade 外观 | 为子系统提供 统一、简单 的对外接口 | 开机键一键启动：CPU/内存/硬盘子系统对外只暴露 computer.start() | Facade、多个 Subsystem |
| Flyweight 享元 | 共享 细粒度对象，用外在状态区分 | 围棋棋子：黑白各 一个 享元对象，位置存在外部；文字编辑器字符样式共享 | FlyweightFactory、intrinsic/extrinsic state |
| Proxy 代理 | 为对象提供 替身，控制访问 | 明星经纪人挡电话；懒加载大图；权限校验后再访问真实对象 | Subject、RealSubject、Proxy |
结构型易混（软考最爱考）
| 对比 | 分辨 |
|---|---|
| 适配器 vs 装饰 vs 代理 | 适配：改接口；装饰：同接口加功能；代理：同接口控访问（常伴延迟/权限） |
| 外观 vs 适配器 | 外观：简化一堆子系统，接口可全新；适配：一对一转接口 |
| 桥接 vs 策略 | 桥接：结构上拆「抽象/实现」两继承体系；策略：行为上换算法对象 |
| 组合 vs 装饰 | 组合：树形部分-整体；装饰：一层层包装同一接口 |
三、行为型（11）——关心「对象如何协作」
| 模式 | 意图（背一句） | 生活/业务举例 | 典型角色 / 卷面空位 |
|---|---|---|---|
| Chain of Responsibility 责任链 | 请求沿 处理者链 传递，直到有人处理 | 请假：组长 → 经理 → 总监；过滤器链、异常处理链 | Handler、handleRequest()、setSuccessor |
| Command 命令 | 把 请求封装成对象，支持撤销/队列/日志 | 遥控器按键 = 命令对象；编辑器 撤销/重做、事务队列 | Command、Receiver、Invoker |
| Interpreter 解释器 | 为 文法 定义解释类（表达式树） | 简单计算器 a+b；正则、规则引擎（上午选择常考概念） | AbstractExpression、Terminal/Nonterminal |
| Iterator 迭代器 | 顺序访问 聚合元素，不暴露内部结构 | for-each 遍历列表；多种遍历方式（正序/逆序） | Iterator、Aggregate |
| Mediator 中介者 | 多对象 不直接引用，经中介通信 | 聊天室：用户只连 Mediator，不两两直连；机场塔台调度飞机 | Mediator、Colleague |
| Memento 备忘录 | 保存/恢复 对象内部状态，不破坏封装 | 游戏存档；编辑器 快照 回滚 | Originator、Memento、Caretaker |
| Observer 观察者 | 一对多，主题变则通知观察者 | 公众号推送；MVC 中 Model 变 View 更新；股票行情订阅 | Subject、Observer、attach/notify/update |
| State 状态 | 状态对象 改变则行为改变（像换类） | 订单：待支付/已发货/已完成；电梯运行/停止/维修 | Context、State、ConcreteState |
| Strategy 策略 | 封装 可互换算法，运行时选用 | 出行：步行/公交/打车 策略 可换；排序比较器 Comparator | Context、Strategy、ConcreteStrategy |
| Template Method 模板方法 | 骨架在父类固定，子类实现部分步骤 | 泡茶/泡咖啡：烧水相同，「放茶叶/放咖啡」子类不同 | AbstractClass、templateMethod()、钩子方法 |
| Visitor 访问者 | 不改元素类，在外部加新操作 | 对 AST 各节点做「类型检查/代码生成」；报表导出遍历不同部门节点 | Visitor、visit(Element)、accept() |
行为型易混（必背）
| 对比 | 分辨 |
|---|---|
| 策略 vs 状态 | 策略：客户端 主动换 算法；状态：随 内部状态迁移 自动换行为 |
| 策略 vs 模板方法 | 策略：组合 算法对象；模板：继承 覆写步骤 |
| 观察者 vs 中介者 | 观察者：主题发布，观察者订阅；中介者：中心枢纽，同事互不直连 |
| 命令 vs 策略 | 命令：封装 一次操作/请求（常带撤销）；策略：封装 算法族 |
| 状态 vs 策略 | 状态类图常像策略，但语境是 状态机/生命周期 → 状态 |
1.3.1 按题型速查（上午选择 + 下午填空）
| 题干关键词 | 优先模式 |
|---|---|
| 全局唯一、单实例 | Singleton |
| 子类决定创建哪种产品 | Factory Method |
| 成套换肤、产品族 | Abstract Factory |
| 分步组装、同样构建不同表示 | Builder |
| 克隆、复制已有对象 | Prototype |
| 旧接口、不兼容、转接 | Adapter |
| 两个维度独立变化 | Bridge |
| 树形、部分-整体一致对待 | Composite |
| 动态叠加功能、包装 | Decorator |
| 简化子系统、统一入口 | Facade |
| 大量重复对象、共享内部状态 | Flyweight |
| 延迟加载、权限、替身 | Proxy |
| 沿链传递、逐级审批 | Chain of Responsibility |
| 撤销、重做、请求对象化 | Command |
| 文法、表达式 | Interpreter |
| 遍历集合、不暴露内部 | Iterator |
| 多对象互聊、降低网状依赖 | Mediator |
| 存档、恢复快照 | Memento |
| 订阅通知、发布 | Observer |
| 订单状态、会员等级变行为 | State |
| 算法可替换、运行时切换 | Strategy |
| 固定流程、子类填步骤 | Template Method |
| 对结构加新操作、不改原类 | Visitor |
- 〔真题〕：给类图问模式名；或给场景选模式（「算法可替换」→ Strategy；「一对多通知」→ Observer）。程序填空常考 Builder / Bridge / State / Strategy / Observer 角色类名，见 设计模式应试要点。
1.4 设计原则
- 开闭：对扩展开放、对修改关闭；依赖倒置：依赖抽象而非具体。
二、速记与背诵
UML
- include 必走，extend 看条件。
三类总括
- 创建：单例唯一，工厂造对象，抽象工厂造一族，建造者分步装，原型靠克隆。
- 结构：适配转接口，桥接拆两维，组合成树，装饰包一层，外观挡复杂，享元要共享，代理管访问。
- 行为：责任链传递，命令可撤销，解释器文法，迭代器遍历，中介者居中，备忘录存档，观察者广播，状态机换行为，策略换算法，模板定骨架，访问者加操作。
23 模式英文速记（对照卷面填空）
| 创建型 | 结构型 | 行为型 |
|---|---|---|
| Singleton | Adapter | Chain of Responsibility |
| Factory Method | Bridge | Command |
| Abstract Factory | Composite | Interpreter |
| Builder | Decorator | Iterator |
| Prototype | Facade | Mediator |
| Flyweight | Memento | |
| Proxy | Observer | |
| State | ||
| Strategy | ||
| Template Method | ||
| Visitor |