23种设计模式汇集　　　　　　　

### 23种设计模式汇集知识点详解 #### 设计模式概览 设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它描述了在软件设计过程中的一些不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。通过设计模式，可以有效地复用成功的经验，提高开发效率，简化复杂系统的理解和维护。 #### A. 创建型模式 - **单例模式 (Singleton)** - 定义：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问该实例的全局访问点。 - 应用场景：日志处理、线程池管理、配置管理等需要单一实例的应用场景。 - **工厂模式 (Factory)** - 定义：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。 - 变体：简单工厂、工厂方法、抽象工厂。 - 应用场景：创建复杂的对象时，比如创建GUI控件。 - **建造者模式 (Builder)** - 定义：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 - 应用场景：构建复杂的对象，例如构建计算机系统。 - **原型模式 (Prototype)** - 定义：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。 - 应用场景：当创建新对象的成本很高时使用，例如克隆复杂的对象。 #### B. 结构型模式 - **适配器模式 (Adapter)** - 定义：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。 - 应用场景：复用已有类但接口不符合要求时。 - **代理模式 (Proxy)** - 定义：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。 - 应用场景：远程代理、虚拟代理、保护代理等。 - **外观模式 (Facade)** - 定义：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，此模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。 - 应用场景：简化复杂系统的使用，例如数据库连接。 - **组合模式 (Composite)** - 定义：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。 - 应用场景：构建树形结构的数据结构，如文件系统目录。 - **装饰器模式 (Decorator)** - 定义：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰模式相比生成子类更为灵活。 - 应用场景：动态添加职责，如给一个文本框加边框。 - **桥接模式 (Bridge)** - 定义：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。 - 应用场景：分离抽象和实现，如图形渲染引擎。 - **享元模式 (Flyweight)** - 定义：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。 - 应用场景：减少大量相似对象的内存消耗，如字体字符渲染。 #### C. 行为型模式 - **命令模式 (Command)** - 定义：将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。 - 应用场景：实现撤销功能。 - **观察者模式 (Observer)** - 定义：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时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。 - 应用场景：事件处理、消息通知。 - **迭代器模式 (Iterator)** - 定义：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。 - 应用场景：遍历集合，如使用for-each循环。 - **模板方法模式 (Template Method)** - 定义：定义一个操作中的算法的骨架，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定义该算法的某些特定步骤。 - 应用场景：定义算法框架，如游戏框架中的游戏循环。 - **策略模式 (Strategy)** - 定义：定义了一系列算法，并将每一个算法封装起来，并且使它们可以相互替换。 - 应用场景：多种算法互换，如排序算法的选择。 - **责任链模式 (Chain of Responsibility)** - 定义：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。 - 应用场景：异常处理、权限验证。 - **中介者模式 (Mediator)** - 定义：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。 - 应用场景：简化对象间的交互，如聊天室服务器。 - **状态模式 (State)** - 定义：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。 - 应用场景：对象状态改变导致行为改变的情况，如游戏角色的状态管理。 - **备忘录模式 (Memento)** - 定义：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。 - 应用场景：实现撤销操作。 - **解释器模式 (Interpreter)** - 定义：给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。 - 应用场景：解释简单的表达式或命令语言，如配置文件解析。 - **访问者模式 (Visitor)** - 定义：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。 - 应用场景：数据结构中的元素类型已知的情况下定义新的操作。 ### 设计模式的重要性 设计模式对于软件工程来说至关重要，它可以： - 提高代码的可读性和可维护性。 - 增强系统的灵活性和可扩展性。 - 减少代码重复，提高开发效率。 - 作为设计者之间的通用语言，便于团队成员之间的沟通。 通过深入理解并熟练运用这些设计模式，软件工程师可以更好地应对软件设计中的常见问题，构建出既高效又易于维护的系统。