概述与前一篇介绍的组合模式相同，外观模式也是一种结构型设计模式。通过引入一个外观类，将多个系统的接口整合成一个高层次的接口，使得客户端可以更容易地使用这些系统。这个模式的主要目的是：降低系统的耦合度，简化客户端与子系统之间的交互。汽车驾驶是现实生活中运用外观模式的一个典型例子：当我们驾驶一辆汽车时，实际上是在与多个复杂的子系统进行互动（比如：发动机系统、刹车系统、转向系统、空调系统等）；然而，驾驶
概述组合模式是一种结构型设计模式，允许我们将对象组合成树形结构，以表示部分和整体的层次关系。通过这种方式，我们可以统一地处理单个对象和对象组合。换句话说，组合模式使得客户代码能够忽略对象的层次结构，以一致的方式对待个体和集合。文件系统是运用组合模式的一个典型例子：计算机上的文件夹（或目录）可以包含其他文件夹或文件，而文件夹本身又可以被包含在更大的文件夹中。这种层次化的结构，允许用户以一致的方式来处
概述与工厂方法模式、抽象工厂模式一样，原型模式也是一种对象创建型模式。它提供了一种创建对象的新方式：通过复制一个已有实例，来创建新的实例。这种方式避免了构造函数的局限性，特别是当对象的创建成本很高或初始化过程比较复杂时。在某些情况下，克隆现有对象可能比直接实例化新对象更高效。复印机是现实生活中运用原型模式的一个典型例子：当我们有一份纸质文档，并希望快速获得多份副本时，可以使用复印机来复制原始文档。
概述与上一篇介绍的命令模式一样，责任链模式也是一种行为设计模式，它允许我们将请求沿着处理者链进行传递。接收者和发送者都没有对方的引用，且责任链中的节点可以动态地添加或移除。这样，就避免了请求发送者与多个接收者的硬编码依赖，使系统更加灵活。在下面三种应用场景中，我们可以毫不犹豫地使用责任链模式。1、有多个对象可以处理一个请求，但事先并不确定哪个对象会真正处理该请求，我们可以根据运行时信息来决定。2、
概述命令模式是一种行为设计模式，用于将请求封装成对象，从而使我们可以用不同的请求对客户进行参数化。简单来说，命令模式就是把一个请求转换为一个包含所有关于这个请求信息的对象。这样，就可以像传递其他对象一样传递这个请求，并且可以在适当的时间和地点执行它。命令模式主要适用于以下几种应用场景。1、需要支持撤销、重做操作的应用程序，比如：文本编辑器、绘图程序等。2、操作可以被放入队列中，并按顺序或特定条件执
概述与上一篇介绍的适配器模式一样，桥接模式也是一种结构型设计模式。它旨在将抽象部分与其实现部分分离，使它们可以独立变化。通过桥接模式，我们可以让一个类的功能模块化，并且可以在不修改其他模块的情况下进行扩展或修改。这种设计思路有助于创建更加灵活、易于维护的代码库。为了更好地理解桥接模式，我们以现实生活中的蜡笔和毛笔为例。假如我们需要大、中、小三种规格的蜡笔和毛笔，每种规格的笔需要支持红、黄、蓝三种颜
概述在大型项目中，我们可能会遇到以下一些典型场景。1、需要使用一些现有的类，但其接口不符合要求。2、想要创建一个可以重复使用的类，该类可以与其他不相关的类或不可预见的类（即接口可能并不兼容的类）协同工作。3、需要使用第三方库或框架中的类，但是它们的接口与系统的其他部分不兼容。此时，如果直接修改这些类、库、组件或框架的源代码来适应新的要求，可能会破坏原有的功能或者违反开闭原则。为了解决这个问题，我们
概述在实际项目中，我们有时会遇到需要创建复杂对象的情况。这些对象可能包含多个组件或属性，而且每个组件都有自己的配置选项。如果直接使用构造函数或前面介绍的工厂方法来创建这样的对象，可能会导致以下两个严重问题。1、参数过多。当一个类有很多可选参数时，构造函数可能会变得非常庞大，难以维护。此外，调用方必须记住哪些参数是必需的，哪些是可选的，这在一定程度上增加了出错的风险。2、代码冗余。如果每次创建对象都
概述在软件开发中，我们经常遇到需要给现有对象添加新功能的情况。最直接的方法是通过继承来实现，即创建一个子类，并重写或新增方法。然而，继承这种方式有如下几个缺点。1、违反开放封闭原则。开放封闭原则指出软件实体应该是对扩展开放的，但是对修改关闭的。使用继承来添加功能会使得我们必须修改已有的类，这显然不符合这一原则。2、代码膨胀。如果一个类有多种可选的行为，那么为了覆盖所有可能的组合，可能会导致大量的子
概述与前一篇文章中提到的观察者模式一样，策略模式也是一种行为设计模式。它允许我们定义一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互换使用。通过这种方式，策略模式使得算法的变化独立于使用这些算法的客户端，从而提高了系统的灵活性和可维护性。商场的折扣计算是运用策略模式的一个典型例子：在促销活动中，顾客可以享受不同的折扣，包括满减优惠、会员专享折扣、节日特惠等；当顾客结账时，系统可以根据实际情况选择适用
概述与前面提到的工厂方法模式、抽象工厂模式等创建型设计模式不同，观察者模式属于行为设计模式。行为设计模式主要关注对象之间的职责分配，以及它们之间的通信。通过行为设计模式，可以更加清晰地表达复杂的控制流，提高代码的可读性、灵活性和可维护性。新闻订阅系统是运用观察者模式的一个典型例子：每当有新的文章发布时，所有订阅了该频道的用户都会收到通知。观察者模式提供了一种松耦合的方式让对象之间相互通信，适用于需
概述前一篇文章中提到的工厂方法模式允许子类决定具体要创建的对象类型，但它一次只创建一个对象。抽象工厂模式则更加复杂，它关注的是创建一系列相关的对象。这些对象通常构成了一个完整的“家族”，并且在不同的实现中保持一致性和兼容性。跨平台的图形用户界面库（GUI，比如：QT、wxWidgets）是运用抽象工厂模式的一个典型例子：这些库需要为不同的操作系统（比如：Windows、macOS、Linux等）提
概述工厂方法模式和前一篇文章中提到的简单工厂模式都属于创建型设计模式，它们都致力于解决对象创建的问题。但两者还是有一些重要区别的：简单工厂模式通常用于减少重复代码，并将对象的创建逻辑集中在一个地方，适用于产品种类较少且创建逻辑相对简单的情况；工厂方法模式让子类决定要实例化的具体类，适用于系统中有多个产品家族，或者希望将对象的创建委托给专门的子类的情况。汽车制造集团是运用工厂方法模式的一个例子：假如
简单工厂模式并不是GoF的23种设计模式之一，但它是一种常见的编程惯用法，用于简化对象的创建过程。简单工厂模式属于创建型模式的一种，提供了一种创建对象的最佳方式。 其核心思想是：定义一个负责创建其他类的实例的类。这个负责创建的类，通常被称为“管理类”或“工厂类”，会根据传入的参数来决定应该创建哪一个具体的类。简单工厂模式将对象的创建和使用分离，客户端代码不需要知道具体的产品类名，只需要知道所需产品的类型或标识符即可。
概述在进行大型项目的系统架构设计时，确保某些类只有一个实例，是非常重要的。比如：日志记录器、数据库连接池、配置管理器等组件，通常只需要一个实例来处理所有请求。在这种情况下，如果每次使用都创建新的对象实例，不仅会浪费系统资源，还可能导致数据不一致。为了解决这一问题，单例模式应运而生。基本原理单例模式的核心在于控制类的实例化过程，确保在整个应用程序生命周期内只存在一个实例，并提供一个全局访问点。为了达
软件的复杂性软件的复杂性是一个很宽泛的概念，任何使软件难以理解、难以修改、难以维护的东西，都属于软件的复杂性。软件复杂的根本原因是：变化。这里的变化，包括：客户需求的变化、技术平台的变化、开发团队的变化、市场环境的变化等。IBM院士、IBM研究院软件工程首席科学家Grady Booch曾经说过下面这段话，有助于我们理解软件的复杂性和需求变化的随意性。“建筑商从来不会去想给一栋已建好的100层高的楼
概述在移动互联网时代，随着多媒体应用的日益普及，如何高效地将数据传输给多个接收者成为了网络通信领域的一个重要课题。多播（英文为Multicast）作为一种高效的网络通信方式，可以将数据同时发送到多个接收者，而不需要为每个接收者单独建立连接。与单播（英文为Unicast）相比，多播减少了网络中的数据包复制，从而降低了带宽消耗。与广播（英文为Broadcast）相比，多播仅向那些明确表示希望接收数据的
概述WebSocket协议是现代Web开发中不可或缺的一部分，它允许客户端和服务器之间建立持久的连接，实现双向实时通信。与传统的HTTP请求不同，WebSocket提供了一种全双工的通信通道，使得数据可以在任意方向上传输，而无需等待对方请求或者应答。WebSocket是在HTML5中引入的一种新协议，旨在替代轮询等技术来实现客户端与服务器间的实时交互。它通过HTTP或HTTPS协议发起一个特殊的请
概述在互联网时代，数据的安全性变得尤为重要。随着网络安全威胁的不断增加，确保信息传输过程中的机密性、完整性和可用性成为了开发者必须考虑的关键因素。在C++网络编程中，使用SSL/TLS加密通信是一种常见的做法。它允许客户端和服务器之间通过互联网安全地交换信息，从而为网络通信提供隐私性和数据完整性。SSL，英文全称为Secure Sockets Layer，最初由Netscape公司在1990年代开
概述在网络编程中，性能优化是一个永恒的话题。随着数据量的不断增大，传统的数据传输方式往往因为多次内存拷贝而变得效率低下。对于网络编程来说，从磁盘读取文件，然后通过网卡进行发送；或者反过来，从网卡接收数据，然后写入到磁盘中，是比较常见的两种使用场景。在零拷贝技术出现之前，我们有两种方式来实现这个过程：一种是仅CPU方式，另一种是CPU+DMA方式。下面，我们分别进行介绍。仅CPU方式在仅使用CPU进
概述在前两篇文章中，我们介绍了如何使用select和poll进行IO多路复用。select通常有一个固定的文件描述符数量上限（通常是1024），poll虽然没有严格的文件描述符数量限制，但在实际使用中也可能受到系统资源的限制。相比之下，epoll支持非常大的文件描述符数量（理论上可以达到系统文件描述符的最大值），因此更适合高并发场景。在本篇中，我们将重点介绍epoll。epollepoll是Lin
概述在上一篇文章中，我们介绍了如何使用select进行IO多路复用。虽然select在很多场景下非常有用，但它存在线性扫描、复制文件描述符集合、不支持边缘触发模式、信号干扰等众多问题。因此，在更高效的IO多路复用方案中，往往会选择poll和epoll。在本篇中，我们将重点介绍poll，下一篇将介绍epoll。pollpoll是对select的一个改进版本，它不再受固定数量限制的影响，而是采用动态数
概述在C++网络编程中，处理并发连接是一个非常关键的核心问题。为了有效管理来自多个客户端的请求，服务器需要能够同时监听多个套接字上的事件，这通常通过IO多路复用来实现。IO多路复用是一种工作机制，它可以让程序监视多个文件描述符（通常是套接字），等待其中一个或多个文件描述符变为就绪状态。一旦某个文件描述符就绪，即该文件描述符上可以进行无阻塞读写操作，操作系统就会通知应用程序。然后，应用程序就可以对该
概述在网络编程中，IO操作是主要的性能瓶颈之一。传统的阻塞IO和非阻塞IO虽然各有优势，但在高并发和高性能要求的场景下，它们都有各自的局限性。异步IO（即AIO，Asynchronous IO）提供了一种更高效的方式来处理IO操作，特别是在需要同时处理大量连接的情况下。工作原理异步IO允许应用程序发起一个IO请求后，立即返回控制权给调用者，而不需要等待IO操作完成。操作系统会在后台处理IO操作，并
概述在网络编程中，IO（输入输出）操作是程序与外部世界交互的基础。非阻塞IO，是相对于阻塞IO而言的，两者在编程、表现和效果上均有显著的差别。阻塞IO是最直接、且易于理解的IO模型。当一个线程执行读写函数时，如果数据还没有准备好，或者暂时无法完成写入，则线程会停留在该函数这里，无法继续往下执行，直到条件满足为止。阻塞IO的好处在于：实现简单，逻辑清晰。但缺点也很明显：在阻塞期间，整个线程无法执行其
概述在网络编程中，客户端/服务器模型（即C/S模型）是一种常见的架构模式。在这种模式下，一个或多个客户端向服务器建立连接，并发送请求；服务器接受这些连接，并处理请求、返回响应。在C/S模型中，客户端会主动发起与服务器的连接，发送请求，并接收服务器的响应。客户端可以是任何能够发起网络连接的设备或应用程序。服务器通常运行在网络中的固定位置，监听特定端口以接受来自客户端的连接请求。TCP客户端TCP客户
概述在网络编程中，绑定是一个非常重要的概念，它涉及到将一个套接字与一个特定的IP地址和端口进行关联。通过绑定，服务器可以指定它监听哪个网络接口和端口，以便接收来自客户端的连接请求。为什么要绑定在网络编程中，为什么需要进行绑定操作呢？主要有以下三个方面的原因。1、指定监听地址和端口。IP地址：通过绑定，服务器可以指定要监听的具体网络接口（IP地址）。这使得服务器可以选择监听所有可用的网络接口（比如：
概述字节序是指多字节数据在内存中的存储顺序。主要有两种字节序：大端序、小端序。大端序：即Big-Endian，高位字节存放在低地址处，低位字节存放在高地址处。比如：16位整数0x1234，在大端序下会以0x12 0x34的形式存储。小端序：即Little-Endian，低位字节存放在低地址处，高位字节存放在高地址处。比如：16位整数0x1234，在小端序下会以0x34 0x12的形式存储。需要注意
概述在C++网络编程中，套接字是实现网络通信的基础。通过套接字，我们除了可以发送和接收数据，还能够配置不同的选项来控制套接字的行为。这些选项可以通过setsockopt函数设置，并通过getsockopt函数获取当前的值。每个选项都有一个级别，表明它影响的是哪一层协议。还有一个名称和值，用于指定具体的选项名称和选项取值。接下来，我们介绍下getsockopt函数和setsockopt函数的原型。接
概述在网络编程中，套接字（Socket）是一种用于进程间通信的接口。套接字是操作系统提供的一种抽象层，它允许不同计算机之间的进程通过网络进行通信。套接字实际上并不神秘，简单来说，套接字是连接网络中不同主机上应用程序的桥梁，通过套接字，应用程序可以发送和接收数据。套接字有多种类型，最常见的两种是：流式套接字和数据报套接字。流式套接字：基于TCP协议，提供面向连接的、可靠的数据传输服务。数据在传输过程
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