23种设计模式

设计模式：后端开发必备设计思想

在后端开发、架构设计与代码重构中，设计模式 是解决特定场景下重复问题的可复用解决方案，是工程师从「会写代码」到「写好代码」的核心进阶技能。本文将系统梳理设计模式的分类、核心原则、23 种经典模式详解及实战选型，帮你构建完整的设计模式知识体系。

一、设计模式基础认知

1. 什么是设计模式

设计模式是前人总结的、经过验证的软件设计最佳实践 ，不是可直接调用的代码库，而是一套解决特定问题的思路与模板 。它关注类与对象的组织关系 ，目标是提升代码的可复用性、可扩展性、可维护性，降低耦合度。

2. 设计模式的四大作用

• 解耦：分离模块依赖，避免牵一发而动全身
• 复用：通用方案无需重复造轮子，减少冗余代码
• 扩展：新增功能时无需修改原有代码，符合开闭原则
• 可读：统一的设计范式，降低团队协作的沟通成本

3. 设计模式的七大设计原则

设计模式是原则的落地实践，先掌握原则再理解模式，事半功倍：

1. 单一职责原则：一个类 / 方法只负责一项功能
2. 开闭原则：对扩展开放，对修改关闭（核心原则）
3. 里氏替换原则：子类可替换父类，不破坏原有逻辑
4. 接口隔离原则：接口粒度细化，避免实现不需要的方法
5. 依赖倒置原则：依赖抽象而非具体实现
6. 迪米特法则（最少知道原则） ：一个对象只与直接朋友通信
7. 合成复用原则：优先使用组合 / 聚合，而非继承

二、23 种经典设计模式分类

GoF（四人组）提出的 23 种设计模式，按用途分为三大类，覆盖软件设计的全场景：

分类	核心目标	包含模式
创建型模式	关注对象的创建过程，解耦创建与使用	单例、工厂方法、抽象工厂、建造者、原型
结构型模式	关注类 / 对象的组合结构，优化组织关系	适配器、装饰器、代理、外观、桥接、组合、享元
行为型模式	关注对象间的通信与职责分配，梳理交互逻辑	策略、模板方法、观察者、迭代器、责任链、命令、备忘录、状态、访问者、中介者、解释器

三、三大类设计模式核心详解（高频实战版）

（一）创建型模式：掌控对象诞生

1. 单例模式（Singleton）

• 场景：全局唯一实例（如数据库连接池、配置类、线程池）
• 核心：构造器私有，提供全局访问点
• 实现：饿汉式、懒汉式、双重校验锁、静态内部类、枚举单例
• 实战 ：Java 中Runtime类、Spring 中 Bean 默认单例

2. 工厂模式家族

• 简单工厂：一个工厂生产所有产品，适合产品少的场景
• 工厂方法：一个产品对应一个工厂，符合开闭原则
• 抽象工厂 ：生产多个产品族，如SQLFactory生产Connection+Statement
• 实战 ：JDBC 的DriverManager、Spring 的BeanFactory

3. 建造者模式（Builder）

• 场景：创建复杂对象（多参数、可选参数），分离构建与表示
• 实战 ：Lombok 的@Builder、MyBatis 的SqlSessionFactoryBuilder

4. 原型模式（Prototype）

• 场景：对象创建成本高，通过克隆复用现有实例
• 实战 ：Java 的Cloneable接口、深拷贝 / 浅拷贝实现

（二）结构型模式：优化代码结构

1. 适配器模式（Adapter）

• 场景：兼容不匹配的接口，如旧接口对接新系统
• 分类：类适配器（继承）、对象适配器（组合）
• 实战 ：SpringMVC 的HandlerAdapter、JDBC 适配不同数据库驱动

2. 装饰器模式（Decorator）

• 场景：动态增强对象功能，不改变原有结构
• 对比代理 ：装饰器是增强自身 ，代理是控制访问
• 实战 ：Java IO 流（BufferedReader装饰FileReader）

3. 代理模式（Proxy）

• 场景：远程代理、虚拟代理、权限控制、日志增强
• 分类：静态代理、JDK 动态代理、CGLIB 动态代理
• 实战：Spring AOP、MyBatis 的 Mapper 代理

4. 外观模式（Facade）

• 场景：封装复杂子系统，提供统一入口
• 实战 ：Spring 的ApplicationContext、Dubbo 的服务门面

5. 其他结构型

• 桥接模式：分离抽象与实现，如 JDBC 桥接不同数据库
• 组合模式：处理树形结构，如文件系统、菜单层级
• 享元模式：共享细粒度对象，减少内存占用，如 String 常量池、线程池

（三）行为型模式：梳理对象交互

1. 策略模式（Strategy）

• 场景：多种算法可互换，如支付方式、排序算法
• 核心：定义算法族，客户端动态选择
• 实战 ：Spring 的InstantiationStrategy、电商促销策略

2. 观察者模式（Observer）

• 场景：一对多依赖，主体变化通知所有观察者
• 实战 ：MQ 消息订阅、Spring 的ApplicationEvent、Vue 响应式

3. 责任链模式（Chain of Responsibility）

• 场景：多个对象处理同一请求，依次传递
• 实战：Servlet Filter、MyBatis 插件链、Spring MVC 拦截器

4. 模板方法模式（Template Method）

• 场景：固定流程骨架，可变步骤子类实现
• 实战 ：Spring 的JdbcTemplate、MyBatis 的BaseExecutor

5. 其他行为型

• 命令模式：封装请求为对象，支持撤销 / 排队，如 Redis 事务
• 迭代器模式 ：遍历集合，不暴露底层结构，Java 集合的Iterator
• 状态模式：对象行为随状态改变，如订单状态流转
• 备忘录模式：保存 / 恢复对象状态，如游戏存档、编辑撤销
• 中介者模式：减少对象间耦合，通过中介通信，如 MQ 中介
• 访问者 / 解释器：低频次使用，适用于语法解析、报表生成

四、设计模式实战选型指南

1. 后端高频选型速记

• 全局唯一实例 → 单例模式
• 动态创建不同对象 → 工厂模式
• 接口不兼容对接 → 适配器模式
• 动态增强方法功能 → 装饰器 / 代理模式
• 复杂流程封装 → 外观模式
• 多算法切换 → 策略模式
• 事件通知 / 订阅 → 观察者模式
• 多级过滤 / 校验 → 责任链模式

2. 避坑指南

• 不要为了用模式而用模式：简单业务直接实现，过度设计会增加复杂度
• 优先遵循设计原则：原则是底层逻辑，模式是上层应用
• 结合框架使用：Spring、MyBatis 等框架已内置大量模式，理解模式可快速掌握框架原理

五、设计模式学习误区

1. 死记硬背代码：重点理解适用场景 和设计思想，而非代码实现
2. 认为模式越多越好：简单系统用基础模式即可，复杂架构再分层组合
3. 忽视语言特性：不同语言（Java/Go/Python）的模式实现有差异，结合语言特性落地

六、总结

设计模式是软件设计的通用语言 ，不是僵化的规则，而是解决问题的工具。学习设计模式的核心是理解背后的设计原则 ，结合业务场景灵活选型，最终写出高内聚、低耦合、易维护的优质代码。