【面向对象】设计模式概述(要素、分类:创建型/结构型/行为型)

考点频率 :★★★★★(选择题必考,设计模式分类与要素是面向对象技术板块的核心基础)

难度 :⭐⭐

建议:重点掌握23种设计模式的三大分类、各类包含哪些具体模式、设计模式的四个基本要素

1️⃣ 什么是设计模式?

设计模式(Design Pattern) 是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它不是可以直接复用的代码,而是解决特定问题的最佳实践方案------类似于建筑行业里的"标准施工图集"。

打个比方:你盖房子遇到"怎么在墙上开窗又不影响承重"的问题,不需要每次自己从头研究。建筑行业已经有成熟的"窗洞加固方案"可以直接参考。设计模式就是软件行业的"标准施工方案"------遇到重复出现的设计问题,直接套用成熟模式即可。

设计模式的价值

  • 可重用代码:避免重复造轮子
  • 提高可理解性:模式名称本身就是一种沟通语言(你说"用了单例模式",大家都懂)
  • 保证可靠性:经过实践验证的成熟方案

1995年,Erich Gamma等四位作者(被称为"GoF",Gang of Four,四人组)出版了《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书,总结了23种经典设计模式。这23种模式是软考考查的核心范围。

2️⃣ 设计模式的四个基本要素(软考高频考点)

GoF在书中指出,任何一个设计模式都包含四个基本要素:

要素 含义 软考怎么考?
模式名称(Pattern Name) 模式的标识名称,用于描述模式解决的问题和解决方案 选择题中给出场景,让你选出对应的模式名称
问题(Problem) 模式应该在何时使用,描述需要解决的设计问题 理解每个模式适用的场景
解决方案(Solution) 模式设计的核心内容,包括类、对象、接口、继承、组合等设计元素的关系 理解模式的结构,如类图
效果(Consequences) 模式应用后的效果,包括优缺点、适用性、对其他系统部分的影响 分析模式带来的利弊

记忆口诀"名问解效"------模式名称、问题、解决方案、效果。

3️⃣ 设计模式的三大分类(核心考点)

根据模式用来完成什么工作(目的) ,GoF将23种设计模式分为三大类:

分类 英文 核心作用 数量 一句话理解
创建型 Creational 对象的创建 5种 "怎么造对象"
结构型 Structural 类与对象的组合 7种 "怎么拼结构"
行为型 Behavioral 对象间的交互与职责分配 11种 "怎么分工协作"

总计:5 + 7 + 11 = 23种

3.1 创建型模式(Creational Patterns)------ 5种

核心作用 :将对象的创建对象的使用 分离,解耦实例化过程。你不是直接用 new 去创建对象,而是通过某种机制去获得对象。

模式名称 一句话理解
单例模式(Singleton) 一个类只有一个实例,提供全局访问点
工厂方法模式(Factory Method) 定义一个创建对象的接口,子类决定实例化哪个类
抽象工厂模式(Abstract Factory) 创建一系列相关或依赖的对象,无需指定具体类
建造者模式(Builder) 分步骤构建一个复杂对象
原型模式(Prototype) 通过复制现有实例来创建新对象

软考记忆"单工抽建原"------单例、工厂方法、抽象工厂、建造者、原型。

3.2 结构型模式(Structural Patterns)------ 7种

核心作用 :将类或对象组合成更大的结构,简化设计并提高代码复用性。

模式名称 一句话理解
适配器模式(Adapter) 将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口
桥接模式(Bridge) 抽象部分与实现部分分离,使它们可以独立变化
组合模式(Composite) 将对象组合成树形结构表示"整体-部分"层次
装饰器模式(Decorator) 动态地给对象添加额外职责
外观模式(Facade) 为子系统提供统一的接口
享元模式(Flyweight) 共享大量细粒度对象
代理模式(Proxy) 为其他对象提供代理以控制访问

软考记忆"适桥组装外享代"------适配器、桥接、组合、装饰器、外观、享元、代理。

3.3 行为型模式(Behavioral Patterns)------ 11种

核心作用 :描述对象之间如何交互、如何分配职责

模式名称 一句话理解
观察者模式(Observer) 对象状态改变时,通知所有依赖者
模板方法模式(Template Method) 定义算法骨架,具体步骤由子类实现
命令模式(Command) 将请求封装成对象
状态模式(State) 内部状态改变时行为也随之改变
策略模式(Strategy) 定义算法族,让它们可以互相替换
职责链模式(Chain of Responsibility) 将请求沿链条传递,直到被处理
访问者模式(Visitor) 将操作应用到一组对象上,解耦操作和对象
迭代器模式(Iterator) 顺序访问集合对象中的元素
中介者模式(Mediator) 中介对象封装一系列对象交互
备忘录模式(Memento) 捕获对象的内部状态并保存
解释器模式(Interpreter) 定义语言的文法表示并解释

软考记忆"观模命状策,职访迭中备解"------观察者、模板方法、命令、状态、策略、职责链、访问者、迭代器、中介者、备忘录、解释器。

4️⃣ 另一种分类维度:类模式 vs 对象模式

除了按"目的"分类,设计模式还可以按"作用范围"分为两类:

分类 核心特征 数量 包含的模式
类模式(Class Pattern) 处理类与子类 之间的关系,通过继承 建立,编译时确定,静态的 4种 工厂方法、模板方法、(类)适配器、解释器
对象模式(Object Pattern) 处理对象之间 的关系,通过组合/聚合 建立,运行时可变,动态的 19种 其余19种(含对象适配器)

软考提示 :虽然存在"类模式 vs 对象模式"的分类方式,但软考中最常考的还是创建型/结构型/行为型三分法。前者了解即可,后者必须熟练掌握。

5️⃣ 经典例题

例题1:以下关于设计模式的说法中,正确的是( )。

A. 设计模式是可以直接复用的代码

B. 设计模式包含四个基本要素:模式名称、问题、解决方案、效果

C. 设计模式只有创建型和结构型两种

D. GoF总结了100种设计模式

解析 :A错误------设计模式是设计经验的总结 ,不是可直接复用的代码;B正确;C错误------分为创建型、结构型、行为型 三种;D错误------GoF总结了23种 。选 B


例题2:以下哪个设计模式属于创建型模式?

A. 适配器模式

B. 观察者模式

C. 工厂方法模式

D. 代理模式

解析 :适配器、代理属于结构型;观察者属于行为型;工厂方法属于创建型 。选 C


例题3:某系统需要在不改变原有类的情况下,动态地给对象添加额外的功能。以下哪个设计模式最适合?

A. 单例模式

B. 装饰器模式

C. 策略模式

D. 工厂方法模式

解析 :"动态地给对象添加额外功能"是装饰器模式 的典型应用场景。选 B

6️⃣ 记忆口诀

设计模式二十三,创建结构行为三。

创建五兄弟:单工抽建原(单例、工厂、抽象、建造、原型)

结构七兄弟:适桥组装外享代(适配、桥接、组合、装饰、外观、享元、代理)

行为十一兄弟:观模命状策,职访迭中备解(观察、模板、命令、状态、策略、职责链、访问者、迭代、中介、备忘录、解释)

7️⃣ 小测验(评论区对答案)

  1. 设计模式的四个基本要素是( )。

    A. 名称、问题、解决方案、效果

    B. 名称、类、对象、接口

    C. 创建型、结构型、行为型、类模式

    D. 封装、继承、多态、抽象

  2. 以下哪个设计模式属于行为型模式?

    A. 单例模式

    B. 代理模式

    C. 策略模式

    D. 桥接模式

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