一、设计模式
设计模式是描述了一个一段重复发生的问题，以及改问题的解决方案的核心。这样，就可以一次又一次的使用该方案而不必做重复劳动。设计模式的核心在于提供了相关问题的解决方案，是的人们可以更简单方便的服用成功的设计和体系结构。
设计模式的四个基本要素：模式名称，问题（应该在何时使用），解决方案（设计内容），效果（模式应用的效果）
设计模式分三类，创建型模式主要是处理创建对象；结构型模式主要是处理类和对象的组合；行为型模式主要是描述类或者对象的交互行为。
二，创建型模式
创建型设计模式是一种用于创建对象的设计模式，它旨在提供一种创建对象的灵活和可重用的方法。这些模式将对象的创建与其使用客户端代码的分离，并通过共享复杂对象的创建过程来提高性能和代码复用性。
| 创建型设计模式 | 定义 | 记忆关键字 |
|---|---|---|
| 抽象工厂模式 | 提供一个接口，可以创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需制定它们具体的类 | 抽象接口 |
| 构建器模式 | 将一个复杂类的表示与其构造相分离，使得相同的构建过程能够得出不同的表示 | 类和构造分离 |
| 工厂方法模式 | 定义一个创建对象的接口，但由子类决定需要实例化哪一个类。使得子类实例化过程推迟 | 子类决定实例化 |
| 原型模式 | 用原型实例指定创建对象的类型，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象 | 原型实例，拷贝 |
| 单例模式 | 保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点 | 唯一实例 |
抽象工程模式
抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。
下面是一个使用Java语言实现抽象工厂模式的案例：
首先，我们定义一个抽象工厂接口AbstractFactory，用于创建产品对象的方法：
java
public interface AbstractFactory {
ProductA createProductA();
ProductB createProductB();
}然后，我们定义两个产品接口ProductA和ProductB：
java
public interface ProductA {
void operationA();
}
public interface ProductB {
void operationB();
}接下来，我们定义两个具体工厂类，实现AbstractFactory接口，并实现对应的产品创建方法：
java
public class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
@Override
public ProductA createProductA() {
return new ConcreteProductA1();
}
@Override
public ProductB createProductB() {
return new ConcreteProductB1();
}
}
public class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {
@Override
public ProductA createProductA() {
return new ConcreteProductA2();
}
@Override
public ProductB createProductB() {
return new ConcreteProductB2();
}
}最后，我们实现具体产品类，分别实现ProductA和ProductB接口：
java
public class ConcreteProductA1 implements ProductA {
@Override
public void operationA() {
System.out.println("ConcreteProductA1 operationA");
}
}
public class ConcreteProductA2 implements ProductA {
@Override
public void operationA() {
System.out.println("ConcreteProductA2 operationA");
}
}
public class ConcreteProductB1 implements ProductB {
@Override
public void operationB() {
System.out.println("ConcreteProductB1 operationB");
}
}
public class ConcreteProductB2 implements ProductB {
@Override
public void operationB() {
System.out.println("ConcreteProductB2 operationB");
}
}使用抽象工厂模式的场景是在需要创建一组相关或依赖的对象时。例如，假设我们有一个图形界面库，它支持多种操作系统（如Windows、MacOS），并且每种操作系统都有自己的一套界面组件（如按钮、文本框）。我们可以使用抽象工厂模式来创建不同操作系统下的界面组件。具体代码如下：
java
public interface Button {
void render();
void onClick();
}
public interface TextField {
void render();
void onInput();
}
public interface GUIFactory {
Button createButton();
TextField createTextField();
}
public class WindowsButton implements Button {
@Override
public void render() {
System.out.println("WindowsButton render");
}
@Override
public void onClick() {
System.out.println("WindowsButton onClick");
}
}
public class WindowsTextField implements TextField {
@Override
public void render() {
System.out.println("WindowsTextField render");
}
@Override
public void onInput() {
System.out.println("WindowsTextField onInput");
}
}
public class MacOSButton implements Button {
@Override
public void render() {
System.out.println("MacOSButton render");
}
@Override
public void onClick() {
System.out.println("MacOSButton onClick");
}
}
public class MacOSTextField implements TextField {
@Override
public void render() {
System.out.println("MacOSTextField render");
}
@Override
public void onInput() {
System.out.println("MacOSTextField onInput");
}
}
public class WindowsGUIFactory implements GUIFactory {
@Override
public Button createButton() {
return new WindowsButton();
}
@Override
public TextField createTextField() {
return new WindowsTextField();
}
}
public class MacOSGUIFactory implements GUIFactory {
@Override
public Button createButton() {
return new MacOSButton();
}
@Override
public TextField createTextField() {
return new MacOSTextField();
}
}
public class Application {
public static void main(String[] args) {
// 创建Windows风格的GUI组件
GUIFactory windowsFactory = new WindowsGUIFactory();
Button windowsButton = windowsFactory.createButton();
windowsButton.render();
// 创建MacOS风格的GUI组件
GUIFactory macOSFactory = new MacOSGUIFactory();
TextField macOSTextField = macOSFactory.createTextField();
macOSTextField.render();
}
}在上述示例中，WindowsGUIFactory和MacOSGUIFactory分别实现了GUIFactory接口，用于创建Windows和MacOS风格的GUI组件。通过调用对应工厂的createButton()和createTextField()方法，可以实例化对应的Button和TextField对象，并调用其方法。
抽象工厂模式适用于以下场景：
- 当希望为一组相关或依赖的对象提供一个统一的接口时，可以使用抽象工厂模式。
- 当一个系统要独立于其产品的创建、组合和表示时，可以使用抽象工厂模式。
- 当一个系统需要多个系列的产品，并且客户端只使用其中的一系列产品时，可以使用抽象工厂模式。
构建器模式
将一个复杂类的表示与构造相关分离，使得相同的构建过程能够得出不同的表示
工厂方法模式
定义一个创建对象的接口，但有子类决定需要实例化哪一个类，使得子类实例化过程推迟
原型模式
用原型实例指定创建对象的类型，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象
单例模式
保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点
三，结构型模式
结构性设计模型是一种软件设计模型，用于描述软件系统的组织结构和各个组成部分之间的关系。它关注的是系统的静态结构，包括系统的组件、模块、类和它们之间的关系。结构性设计模型帮助开发人员和设计师理解系统的组织结构和各个组成部分之间的关系，从而更好地进行系统设计和开发工作。
| 机构型设计模式 | 定义 | 记忆关键字 |
|---|---|---|
| 适配器模式 | 将一个类的接口转换成用户希望得另一种接口。它使得原本不相容的接口得以协同工作 | 转换，兼容接口 |
| 桥接模式 | 将类的抽象部门和它的实现部分分离开来，使它们可以独立的变化 | 抽象和实现分离 |
| 组合模式 | 将对象组合成树型结构以表示"整体-部分"的层次机构，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性 | 整体-部分，树形结构 |
| 装饰模式 | 动态的给一个对象添加一些额外的职责，它提供了用子类扩展功能的一个灵活的替代，比派生一个子类更加灵活 | 附加职责 |
| 外观模式 | 定义一个高层接口，为子系统的一组接口提供一个一致的外观，从而简化了该子系统的使用 | 对外统一接口 |
| 享元模式 | 提供支持大量细粒度对象共享的有效方法 | 细粒度，共享 |
| 代理模式 | 为其他对象提供一种代理以控制这个对象的访问 | 代理控制 |
四，行为型模式
行为型设计模式是一种设计模式，用于处理对象之间的通信和协作。它们关注的是对象的责任和行为，以及如何将这些行为分配给不同的对象。
| 行为型设计模式 | 定义 | 记忆关键字 |
|---|---|---|
| 指责链模式 | 通过给多个对象处理请求的机会，减少请求的发送者与接收者之间的耦合。将接收对象链接起来，在链中传递请求，直到有一个对象处理这个请求 | 传递请求，责任链接 |
| 命令模式 | 将一个请求封装为一个对象，从而可以用不通的请求对客户进行参数化，将请求排队或记录请求日志，支持可撤销的操作 | 日志记录，可嘲笑 |
| 解释器模式 | 给定一种语言，定义它的文法表示，并定义一个解释器，该解释器用来根据文法表示解释语言中的句子 | 解释器，虚拟机 |
| 迭代器模式 | 提供一种方法来顺序访问一个聚合对象中的各个元素而不需要暴露该对象的内部表示 | 顺序访问，不暴露内部 |
| 中介者模式 | 用一个中介对象来封装一系列的对象交互。它使个对象不需要显式地相互调用。从而达到低耦合，还可以独立的改变对象间的交互 | 不直接引用 |
| 备忘录模式 | 在不破坏封装行的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，从而可以在以后将该对象恢复到原先保存的状态 | 保存，恢复 |
| 观察者模式 | 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，所有依赖于它们的对象都得倒通知并自动通知 | 通知，自动更新 |
| 状态模式 | 允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为 | 状态变成类 |
| 策略模式 | 定义一系列算法，把他们一个个封装起来，并且使它们之间可相互替换，从而让算法可以独立于使用它的用户而变化 | 算法替换 |
| 模版方法模式 | 定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变一个算法的结构即可重新定义算法的某些特定步骤 | 算法骨架，重新定义算法步骤 |
| 访问者模式 | 表示一个作用于某些对象结构中的各元素的操作，使得在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的操作 | 数据和操作分离 |