設(shè)計(jì)模式概述
設(shè)計(jì)模式（Design pattern）代表了最佳的實(shí)踐，通常被有經(jīng)驗(yàn)的面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)人員所采用。設(shè)計(jì)模式是軟件開(kāi)發(fā)人員在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中面臨的一般問(wèn)題的解決方案。這些解決方案是眾多軟件開(kāi)發(fā)人員經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間的試驗(yàn)和錯(cuò)誤總結(jié)出來(lái)的翼闹。
設(shè)計(jì)模式是一套被反復(fù)使用的、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過(guò)分類編目的烁竭、代碼設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。使用設(shè)計(jì)模式是為了重用代碼吉挣、讓代碼更容易被他人理解派撕、保證代碼可靠性。 毫無(wú)疑問(wèn)睬魂，設(shè)計(jì)模式于己于他人于系統(tǒng)都是多贏的终吼，設(shè)計(jì)模式使代碼編制真正工程化，設(shè)計(jì)模式是軟件工程的基石氯哮，如同大廈的一塊塊磚石一樣际跪。項(xiàng)目中合理地運(yùn)用設(shè)計(jì)模式可以完美地解決很多問(wèn)題，每種模式在現(xiàn)實(shí)中都有相應(yīng)的原理來(lái)與之對(duì)應(yīng)喉钢，每種模式都描述了一個(gè)在我們周?chē)粩嘀貜?fù)發(fā)生的問(wèn)題姆打，以及該問(wèn)題的核心解決方案，這也是設(shè)計(jì)模式能被廣泛應(yīng)用的原因肠虽。
什么是 GOF（四人幫幔戏，全拼 Gang of Four）
在 1994 年，由 Erich Gamma舔痕、Richard Helm评抚、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名為 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software（中文譯名：設(shè)計(jì)模式 - 可復(fù)用的面向?qū)ο筌浖兀?的書(shū)，該書(shū)首次提到了軟件開(kāi)發(fā)中設(shè)計(jì)模式的概念伯复。
四位作者合稱 GOF（四人幫慨代，全拼 Gang of Four）。他們所提出的設(shè)計(jì)模式主要是基于以下的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則：
對(duì)接口編程而不是對(duì)實(shí)現(xiàn)編程啸如；優(yōu)先使用對(duì)象組合而不是繼承侍匙。
設(shè)計(jì)模式的使用
設(shè)計(jì)模式在軟件開(kāi)發(fā)中的兩個(gè)主要用途。
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開(kāi)發(fā)人員的共同平臺(tái)
設(shè)計(jì)模式提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語(yǔ)系統(tǒng)叮雳，且具體到特定的情景想暗。例如，單例設(shè)計(jì)模式意味著使用單個(gè)對(duì)象帘不，這樣所有熟悉單例設(shè)計(jì)模式的開(kāi)發(fā)人員都能使用單個(gè)對(duì)象说莫，并且可以通過(guò)這種方式告訴對(duì)方，程序使用的是單例模式寞焙。
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最佳的實(shí)踐
設(shè)計(jì)模式已經(jīng)經(jīng)歷了很長(zhǎng)一段時(shí)間的發(fā)展储狭，它們提供了軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中面臨的一般問(wèn)題的最佳解決方案互婿。學(xué)習(xí)這些模式有助于經(jīng)驗(yàn)不足的開(kāi)發(fā)人員通過(guò)一種簡(jiǎn)單快捷的方式來(lái)學(xué)習(xí)軟件設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)模式的類型
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根據(jù)目的來(lái)分
根據(jù)模式是用來(lái)完成什么工作來(lái)劃分辽狈，這種方式可分為創(chuàng)建型模式慈参、結(jié)構(gòu)型模式和行為型模式 3 種。
創(chuàng)建型模式
用于描述“怎樣創(chuàng)建對(duì)象”刮萌，它的主要特點(diǎn)是“將對(duì)象的創(chuàng)建與使用分離”驮配。GoF 中提供了單例、原型着茸、工廠方法壮锻、抽象工廠、建造者等 5 種創(chuàng)建型模式元扔。
結(jié)構(gòu)型模式
用于描述如何將類或?qū)ο蟀茨撤N布局組成更大的結(jié)構(gòu)躯保，GoF 中提供了代理旋膳、適配器澎语、橋接、裝飾验懊、外觀擅羞、享元、組合等 7 種結(jié)構(gòu)型模式义图。
行為型模式
用于描述類或?qū)ο笾g怎樣相互協(xié)作共同完成單個(gè)對(duì)象都無(wú)法單獨(dú)完成的任務(wù)减俏，以及怎樣分配職責(zé)。GoF 中提供了模板方法碱工、策略娃承、命令、職責(zé)鏈怕篷、狀態(tài)历筝、觀察者、中介者廊谓、迭代器梳猪、訪問(wèn)者、備忘錄蒸痹、解釋器等 11 種行為型模式春弥。
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根據(jù)作用范圍來(lái)分
根據(jù)模式是主要用于類上還是主要用于對(duì)象上來(lái)分，這種方式可分為類模式和對(duì)象模式兩種叠荠。
類模式
用于處理類與子類之間的關(guān)系匿沛，這些關(guān)系通過(guò)繼承來(lái)建立，是靜態(tài)的榛鼎，在編譯時(shí)刻便確定下來(lái)了逃呼。GoF中的工廠方法公给、（類）適配器、模板方法蜘渣、解釋器屬于該模式淌铐。
對(duì)象模式
用于處理對(duì)象之間的關(guān)系，這些關(guān)系可以通過(guò)組合或聚合來(lái)實(shí)現(xiàn)蔫缸，在運(yùn)行時(shí)刻是可以變化的腿准，更具動(dòng)態(tài)性。GoF 中除了以上 4 種拾碌，其他的都是對(duì)象模式吐葱。
| 范圍\目的 | 創(chuàng)建型模式 | 結(jié)構(gòu)型模式 | 行為型模式 |
|---|---|---|---|
| 類模式 | 工廠方法 | (類)適配器 | 模板方法 解釋器 |
| 對(duì)象模式 | 單例 原型 抽象工廠 建造者 |
代理 (對(duì)象)適配器 橋接 裝飾 外觀 享元 組合 |
策略 命令 職責(zé)鏈 狀態(tài) 觀察者 中介者 迭代器 訪問(wèn)者 備忘錄 |
GoF的23種設(shè)計(jì)模式的功能
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創(chuàng)建型模式
- 單例（Singleton）模式：某個(gè)類只能生成一個(gè)實(shí)例，該類提供了一個(gè)全局訪問(wèn)點(diǎn)供外部獲取該實(shí)例校翔，其拓展是有限多例模式弟跑。
- 原型（Prototype）模式：將一個(gè)對(duì)象作為原型，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行復(fù)制而克隆出多個(gè)和原型類似的新實(shí)例防症。
- 工廠方法（Factory Method）模式：定義一個(gè)用于創(chuàng)建產(chǎn)品的接口孟辑，由子類決定生產(chǎn)什么產(chǎn)品。
- 抽象工廠（AbstractFactory）模式：提供一個(gè)創(chuàng)建產(chǎn)品族的接口蔫敲，其每個(gè)子類可以生產(chǎn)一系列相關(guān)的產(chǎn)品饲嗽。
- 建造者（Builder）模式：將一個(gè)復(fù)雜對(duì)象分解成多個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的部分，然后根據(jù)不同需要分別創(chuàng)建它們奈嘿，最后構(gòu)建成該復(fù)雜對(duì)象貌虾。
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結(jié)構(gòu)型模式
- 代理（Proxy）模式：為某對(duì)象提供一種代理以控制對(duì)該對(duì)象的訪問(wèn)。即客戶端通過(guò)代理間接地訪問(wèn)該對(duì)象裙犹，從而限制尽狠、增強(qiáng)或修改該對(duì)象的一些特性。
- 適配器（Adapter）模式：將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個(gè)接口叶圃，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類能一起工作袄膏。
- 橋接（Bridge）模式：將抽象與實(shí)現(xiàn)分離，使它們可以獨(dú)立變化盗似。它是用組合關(guān)系代替繼承關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)哩陕，從而降低了抽象和實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)可變維度的耦合度。
- 裝飾（Decorator）模式：動(dòng)態(tài)的給對(duì)象增加一些職責(zé)赫舒，即增加其額外的功能悍及。
- 外觀（Facade）模式：為多個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)提供一個(gè)一致的接口，使這些子系統(tǒng)更加容易被訪問(wèn)接癌。
- 享元（Flyweight）模式：運(yùn)用共享技術(shù)來(lái)有效地支持大量細(xì)粒度對(duì)象的復(fù)用心赶。
- 組合（Composite）模式：將對(duì)象組合成樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)，使用戶對(duì)單個(gè)對(duì)象和組合對(duì)象具有一致的訪問(wèn)性缺猛。
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行為型模式
- 模板方法（TemplateMethod）模式：定義一個(gè)操作中的算法骨架缨叫，而將算法的一些步驟延遲到子類中椭符，使得子類可以不改變?cè)撍惴ńY(jié)構(gòu)的情況下重定義該算法的某些特定步驟。
- 策略（Strategy）模式：定義了一系列算法耻姥，并將每個(gè)算法封裝起來(lái)销钝，使它們可以相互替換，且算法的改變不會(huì)影響使用算法的客戶琐簇。
- 命令（Command）模式：將一個(gè)請(qǐng)求封裝為一個(gè)對(duì)象蒸健，使發(fā)出請(qǐng)求的責(zé)任和執(zhí)行請(qǐng)求的責(zé)任分割開(kāi)。
職責(zé)鏈（Chain of Responsibility）模式：把請(qǐng)求從鏈中的一個(gè)對(duì)象傳到下一個(gè)對(duì)象婉商，直到請(qǐng)求被響應(yīng)為止似忧。通過(guò)這種方式去除對(duì)象之間的耦合。 - 狀態(tài)（State）模式：允許一個(gè)對(duì)象在其內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)改變其行為能力丈秩。
- 觀察者（Observer）模式：多個(gè)對(duì)象間存在一對(duì)多關(guān)系盯捌，當(dāng)一個(gè)對(duì)象發(fā)生改變時(shí)，把這種改變通知給其他多個(gè)對(duì)象蘑秽，從而影響其他對(duì)象的行為饺著。
- 中介者（Mediator）模式：定義一個(gè)中介對(duì)象來(lái)簡(jiǎn)化原有對(duì)象之間的交互關(guān)系，降低系統(tǒng)中對(duì)象間的耦合度筷狼，使原有對(duì)象之間不必相互了解瓶籽。
- 迭代器（Iterator）模式：提供一種方法來(lái)順序訪問(wèn)聚合對(duì)象中的一系列數(shù)據(jù)匠童，而不暴露聚合對(duì)象的內(nèi)部表示埂材。
- 訪問(wèn)者（Visitor）模式：在不改變集合元素的前提下，為一個(gè)集合中的每個(gè)元素提供多種訪問(wèn)方式汤求，即每個(gè)元素有多個(gè)訪問(wèn)者對(duì)象訪問(wèn)俏险。
- 備忘錄（Memento）模式：在不破壞封裝性的前提下，獲取并保存一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)扬绪，以便以后恢復(fù)它竖独。
- 解釋器（Interpreter）模式：提供如何定義語(yǔ)言的文法，以及對(duì)語(yǔ)言句子的解釋方法挤牛，即解釋器莹痢。
