23 种设计模式详解(全23种)

设计模式是一种解决特定问题的通用解决方案,主要用于软件开发中。常见的设计模式分为三大类:创建型模式、结构型模式和行为型模式。每类设计模式解决不同类型的问题。以下是每种类别中的常见设计模式:

创建型模式(5种)

1. 单例模式(Singleton Pattern)

  • 确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点。
  • 例子:数据库连接池。

2. 工厂方法模式(Factory Method Pattern)

  • 定义一个创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类。
  • 例子:图形界面框架中的控件创建。

3. 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)

  • 提供一个创建一系列相关或依赖对象的接口,而无需指定它们具体的类。
  • 例子:跨平台UI库。

4. 建造者模式(Builder Pattern)

  • 将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
  • 例子:复杂对象的构建,如汽车或计算机。

5. 原型模式(Prototype Pattern)

  • 使用原型实例指定创建对象的种类,并通过拷贝这些原型创建新的对象。
  • 例子:对象的快速复制。

结构型模式(7种)

1. 适配器模式(Adapter Pattern)

  • 将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口,使得原本因接口不兼容而不能一起工作的类可以协同工作。
  • 例子:电源适配器。

2. 装饰者模式(Decorator Pattern)

  • 动态地给一个对象添加一些额外的职责,就增加功能来说,装饰模式比生成子类更为灵活。
  • 例子:Java中的I/O类。

3. 代理模式(Proxy Pattern)

  • 为其他对象提供一个代理,以控制对这个对象的访问。
  • 例子:远程代理、虚拟代理。

4. 外观模式(Facade Pattern)

  • 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面,使得子系统更容易使用。
  • 例子:简化复杂API的接口。

5. 桥接模式(Bridge Pattern)

  • 将抽象部分与它的实现部分分离,使它们都可以独立地变化。
  • 例子:图形界面与平台无关的实现。

6. 组合模式(Composite Pattern)

  • 将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
  • 例子:文件系统中的文件和文件夹。

7. 享元模式(Flyweight Pattern)

  • 运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
  • 例子:字符对象的缓存池。

行为型模式(11种)

1. 策略模式(Strategy Pattern)

  • 定义一系列算法,把它们一个个封装起来,并且使它们可以互相替换。
  • 例子:排序算法的选择。

2. 观察者模式(Observer Pattern)

  • 定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。
  • 例子:事件监听机制。

3. 模板方法模式(Template Method Pattern)

  • 定义一个操作中的算法的框架,而将一些步骤延迟到子类中。
  • 例子:游戏中的AI行为。

4. 命令模式(Command Pattern)

  • 将一个请求封装为一个对象,从而使您可以用不同的请求对客户进行参数化。
  • 例子:菜单操作的撤销和重做功能。

5. 责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)

  • 使多个对象都有机会处理请求,从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。
  • 例子:事务处理中的日志记录。

6. 状态模式(State Pattern)

  • 允许对象在内部状态改变时改变它的行为。
  • 例子:状态机。

7. 备忘录模式(Memento Pattern)

  • 在不破坏封装性的前提下,捕获一个对象的内部状态,并在该对象之外保存这个状态,以便以后恢复对象到原先保存的状态。
  • 例子:撤销操作。

8. 中介者模式(Mediator Pattern)

  • 用一个中介对象来封装一系列对象交互。中介者使各对象不需要显示地相互引用,从而使其耦合松散。
  • 例子:聊天室。

9. 迭代器模式(Iterator Pattern)

  • 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素,而又不需暴露该对象的内部表示。
  • 例子:遍历集合对象。

10. 访问者模式(Visitor Pattern)

  • 封装一些作用于某种数据结构中的各元素的操作,它可以在不改变数据结构的前提下定义作用于这些元素的新的操作。
  • 例子:对象结构的操作。

11. 解释器模式(Interpreter Pattern)

  • 提供了解释语言的语法或表达式的方式。通过定义一个语言的文法表示,并且通过一个解释器来解释和执行这些文法表示的操作。

  • 例子:数学表达式计算器。

这些设计模式帮助开发人员创建灵活、可重用和可维护的代码。通过理解和应用这些模式,可以显著提升软件设计的质量和效率。

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