设计模式-软考

设计模式：

**设计模式的要素：**设计模式的核心在于提供了相关问题的解决方案，使人们可以更加简单方便地复用成功的设计和体系结构。设计模式的四个基本要素为：模式名称；问题；解决方案；效果。
创建型设计模式： 创建型设计模式是实例化过程进行抽象化，以使一个系统可以从创建，组合和表示对象的过程中独立出来。一个类的创建型模式使用继承改变被实例化的类，而一个对象创建型模式将实例化委托给另一个对象。创建型设计模式的基本要素有：抽象工厂（Abstract Factory）; 生成器（Builder）;工厂方法（Factory Method）;原型（Prototype）；单例（Singleton）。
结构型设计模式： 结构型设计模式的基本要素为：适配器（Adapter）；桥接（Bridge）；组合（Composite）;装饰（Decorator）;外观（Facade）；享元（Flyweight）；代理（Proxy）。
行为设计模式： 行为设计模式涉及算法和对象间职责的分配。行为设计模式不仅描述对象或类的行为模式，还描述了它们之间的通信模式。这些模式刻画了在运行时难以跟踪的，复杂的控制流。它们将用户的注意力从控制流转移到对象间的联系方式上来。行为设计模式的基本要素为：责任链（Chain of Responsibility）;命令（Command）;解释器（Interpreter）；迭代器（Iterator）；中介器（Mediator）；备忘录（Memento）；观察者（Observe）；状态（State）；策略（Strategy）；模板方法（Template Method）；访问者（Visitor）。
各种模式的描述：

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| 装饰者 | 包装一个对象，以提供新的行为。 |
| 状态 | 封装了基于状态的行为，并使用委托在行为之间的切换。 |
| 迭代器 | 在对象的集合中游走，而不暴露集合的实现。 |
| 外观 | 简化一群类的接口。 |
| 策略 | 封装可以互换的行为，并使用委托来决定要使用哪一个。 |
| 代理 | 包装对象，以控制对此对象的访问。 |
| 工厂方法 | 由子类决定要创建的具体类是哪一个。 |
| 适配器 | 封装对象，并提供不同的接口。 |
| 观察者 | 让对象能够在状态改变时被通知。 |
| 模板方法 | 由子类决定如何实现一个算法中的步骤。 |
| 组合 | 客户用一致的方式处理对象集合和单个对象。 |
| 单件 | 确保有且只有一个对象被创建。 |
| 抽象工厂 | 允许客户创建对象的家族，，而无需指定他们的具体类。 |
| 命令 | 封装请求成为对象。 |

其他模式：
**1.桥接模式：**使用桥接模式（Bridge Pattern）不只改变你的实现，也改变你的抽象。通过实现和抽象放在连个不同的类层次中而使它们可以独立改变。优点：将实现予以解耦，让它和界面之间不再永久绑定；抽象和实现可以独立扩展，不会影响对方；对于"具体的抽象类"所做的改变，不会影响到客户。用途和缺点：适合使用在需要跨越多个平台的图形和窗口系统上；当需要不同的方式改变接口和实现时，你就会发现桥接模式很好用；桥接模式的缺点时增加了复杂度。
**2.生成器模式：**使用生成器模式(Builder Pattern) 封装一个产品的构造过程，并允许按步骤构造。生成器的优点：将一个复杂对象的创建过程封装起来；允许对象通过多个步骤来创建，并且可以改变过程(这和只有一个步骤的工厂模式不同)；向客户隐藏产品的内部表现；产品的实现可以被替换，因为客户只看到一个抽象接口。用途和缺点：经常被用来创建组合结构；与工厂模式相比，采用生成器模式创建对象的客户，需要具备更多的领域知识。
**3.责任链：**当你想要让一个以上的对象有机会能够处理某个请求的时候，就使用责任链模式。通过责任链模式，你可以为某个请求创建一个对象链。每个对象依序检查此请求，并对其进行处理，或者将它传给链中的下一个对象。优点：将请求的发送者和接受者解耦，可以简化你的对象，因为它不需要知道链的结构；通过改变链内的成员或调动它们的次序，允许你动态地新增或者删除责任。用途和缺点：经常被使用在窗口系统中，处理鼠标和键盘之类的事件；并不保证请求一定会被执行，如果没有任何对象处理它的话，它可能会落到链尾端之外(既可能是优点也可能是缺点)；可能不容易观察运行时的特征，有碍于除错。
4.蝇量： 如果想让某一个类的实例能用来提供许多"虚拟实例"，就使用蝇量模式(Flyweight Pattern)。蝇量的优点：减少运行时对象实例的个数，节省内存；将许多"虚拟"对象的状态集中管理。蝇量的用途和缺点：当一个类有许多的实例，而这些实例能被同一方法控制的时候，我们就可以使用蝇量模式；不过一旦你实现了它，单个的逻辑实例将无法拥有独立而不同的行为。
5.解释器： 使用解释器模式(Interpreter Pattern)为语言创建解释器。当你要实现一个简单的语法时，就使用解释器模式定义语法的类，并用一个解释器解释句子。每个语法规则都用一个类代表。解释器模式的优点：将每一个语法规则表示成一个类，方便于实现语言；因为语法由许多类表示，所以你可以轻易地改变或扩展此语言；通过在类结构中加入新的方法，可以在解释的同时增加新的行为，例如打印格式的美化或者进行复杂的程序验证。用途和缺点：当你需要实现一个简单的语言时，使用解释器；当你有一个简单的语法，而且简单比效率更重要时，使用解释器；可以处理脚本语言和编程语言；当语法规则的数目太大时，这个模式可能会变得非常繁杂。在这种情况下，使用解析器/编译器的产生器可能更合适。
**6.中介者：**使用中介者模式(Mediator Pattern)来集中相关对象之间复杂的沟通和控制方式。中介者内包含了整个系统的控制逻辑。当某装置需要一个新的规则时，或者是一个新的装置被加入系统内，其所有需要用到的逻辑也都被加入中介者内。优点：通过将对象彼此解耦，可以增加对象的复用性；通过将控制逻辑集中，可以简化系统维护；可以让对象之间所传递的消息变得简单而且大幅度减少。用途和缺点：中介者常常被用来协调相关的GUI组件；中介者模式的缺点是，如果设计不当，中介者对象本身会变得过于复杂。
7.备忘录： 当你需要让对象返回之前的状态时(例如，你的用户请求"撤销")，就使用备忘录模式(MementoPattern)。备忘录有两个目标：1.存储系统关键对象的重要状态。2.维护关键对象的封装。优点：将被存储的状态放在外面，不要和关键对象混在一起，这可以帮助维护内聚；保持关键对象的数据封装；提供了容易实现的恢复能力。用途和缺点：用于存储状态，存储和恢复状态的过程比较耗时，在Java系统中，可以考虑使用序列化(serialization)机制存储系统的状态。
**8.原型：**当创建给定类的实例的过程很昂贵或很复杂时，就使用原型模式(Prototype Pattern).优点：向客户隐藏制造新实例的复杂性；提供让客户能够产生未知类型对象的选项；在某些环境下，复制对象比创建新对象更有效。用途和缺点：在一个复杂的类层次中，当系统必须从其中的许多类型创建新对象时，可以考虑原型；使用原型模式的缺点：对象的复杂有时相当复杂。
**9.访问者：**当你想要为一个对象的组合增加新的能力，且封装并不重要时，就使用访问者模式（Visitor Pattern）。