嵌入式框架设计中的四种常用模式
创始人
2025-07-04 18:40:46
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1. 模板方法模式

模板方法模式是框架中最常用的设计模式。其根本的思路是将算法由框架固定,而将算法中具体的操作交给二次开发者实现。例如一个设备初始化的逻辑,框架代码如下:

TBool CBaseDevice::Init()
{
  if ( DownloadFPGA() != KErrNone )
  {
    LOG(LOG_ERROR,_L(“Download FPGA fail”));
    return EFalse;
  }
  if ( InitKeyPad() != KerrNone )
  {
    LOG(LOG_ERROR,_L(“Initialize keypad fail”));
    return EFalse;
  }
  return ETrue;
}

DownloadFPGA和InitKeyPad都是CBaseDevice定义的虚函数,二次开发者创建一个继承于CBaseDevice的子类,具体来实现这两个接口。框架定义了调用的次序和错误的处理方式,二次开发者无须关心,也无权决定。

2. 创建型模式

由于框架通常都涉及到各种不同子类对象的创建,创建型模式是经常使用的。例如一个绘图软件的框架,有一个基类定义了图形对象的接口,基于它可以派生出椭圆,矩形,直线各种子类。当用户绘制一个图形时,框架就要实例化该子类。这时候可以用工厂方法,原型方法等等。

class CDrawObj
{
  public:
    virtual int DrawObjTypeID()=0;
    virtual Icon GetToolBarIcon()=0;
    virtual void Draw(Rect rect)=0;
    virtual CDrawObj* Clone()=0;
};

3. 消息订阅模式

消息订阅模式是最常用的分离数据和界面的方式。界面开发者只需要注册需要的数据,当数据变化时框架就会将数据“推”到界面。界面开发者可以无须关注数据的来源和内部组织形式。

消息订阅模式最常见的问题是同步模式下如何处理重入和超时。作为框架设计者,一定要考虑好这个问题。所谓重入,是二次开发者在消息的回调函数中执行订阅/取消订阅的操作,这会破坏消息订阅的机制。所谓超时是指二次开发者的消息回调函数处理时间过长,导致其他消息无法响应。最简单的办法是使用异步模式,让订阅者和数据发布者在独立进程/线程中运行。如果不具备此条件,则必须作为框架的重要约定,禁止二次开发者产生此类问题。

4. 装饰器模式

装饰器模式赋予了框架在后期增加功能的能力。框架定义装饰器的抽象基类,而由具体的实现者实现,动态地添加到框架中。

举一个游戏中的例子,图形绘制引擎是一个独立的模块,比如可以绘制人物的静止,跑动等图像。如果策划决定在游戏中增加一种叫“隐身衣”的道具,要求穿着此道具的玩家在屏幕上显示的是若有若无的半透明图像。应该如何设计图像引擎来适应后期的游戏升级呢?

当隐身衣被装备后,就向图像引擎添加一个过滤器。这是个极度简化的例子,实际的游戏引擎要比这个复杂。装饰器模式还常见用于数据的前置和后置处理上。

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