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 与对象的使用 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) | 将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) | 用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)
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
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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