解释器模式（Interpreter）原理图

解释器模式（Interpreter Pattern）是一种行为型设计模式，它用于定义一个语言的文法，并解析语言中的表达式。具体来说，解释器模式通过定义一个解释器来解释语言中的表达式，从而实现对语言的解析和执行。 在解释器模式中，语言中的每个符号都被定义为一个（对象）类，这样整个程序就被转换成一个具体的对象树。每个节点（即对象）都表示一个表达式中的一个符号，而整棵树则表示一个完整的表达式。通过遍历这棵树，解释器就可以对表达式进行解析和执行。 解释器模式的主要优点包括： 灵活性高：通过定义语言的文法和解释器，可以灵活地扩展和改变语言的解析和执行规则。 可扩展性好：增加新的解释表达式比较方便，扩展时不需要修改原有的逻辑，符合开闭原则。 容易实现：由于在解释器模式中使用类来表示语言的文法规则，因此可以通过继承等机制来改变或扩展文法。 应用场景主要包括： 编程语言解释器：解释器模式最经典的应用就是编程语言的解释器，如Python、JavaScript等编程语言都使用解释器来解释和执行代码。 总之，解释器模式是一种强大的设计模式，它可以帮助我们更好地理解和实现语言的解析和执行过程。

中介者模式（Mediator Pattern）原理图

中介者模式（Mediator Pattern）是一种行为型设计模式，用于减少对象之间的直接相互依赖，使得对象间的交互通过一个中介者对象来进行协调。在中介者模式中，对象之间不再直接相互调用，而是通过中介者对象来传递消息和协调行为。 中介者模式的主要目的是简化对象之间的复杂交互关系，降低对象之间的耦合度，使得系统更加易于维护和扩展。通过将交互逻辑集中在一个中介者对象中，可以避免对象之间直接相互依赖和通信的混乱。 在中介者模式中，通常包含以下几个主要角色： 中介者（Mediator）：中介者对象负责协调各个对象之间的交互行为。它定义了对象间交互的接口，并管理对象之间的通信。 同事类（Colleague）：参与交互的对象被称为同事类。它们之间不再直接相互调用，而是通过中介者对象进行通信。 中介者模式适用于对象之间存在复杂网状结构关系，且这些关系导致依赖关系混乱和难以复用的场景。通过引入中介者对象，可以简化对象间的交互，提高系统的可维护性和可扩展性。

迭代器模式（Iterator Pattern）原理图

迭代器模式（Iterator Pattern）是设计模式中的一种行为模式，它允许顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。迭代器模式提供了一种方法，可以顺序地访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需要改变该对象的内部表示。迭代器模式将遍历逻辑从聚合类中分离出来，从而简化了聚合类。它也支持以多种遍历方式来遍历一个聚合对象。 迭代器模式的主要角色包括： 迭代器（Iterator）：定义一个访问聚合对象中元素的方法，并隐藏内部表示。 具体迭代器（Concrete Iterator）：实现迭代器接口，对聚合对象进行遍历。 聚合对象（Aggregate）：定义创建迭代器对象的接口。 具体聚合对象（Concrete Aggregate）：实现聚合对象的接口，返回具体迭代器对象。 迭代器模式的主要优点有： 它支持以不同的方式遍历一个聚合对象。 迭代器简化了聚合类。 在同一个聚合上可以有多个遍历。 在遍历的同时更改聚合对象。 迭代器模式的主要缺点可能是增加了一些复杂性，因为需要在聚合对象中增加创建迭代器对象的接口，还需要实现迭代器接口。

观察者模式（Observer）原理图

观察者模式（Observer Pattern）是一种对象行为型设计模式，它定义了对象之间的一对多依赖关系。 当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。这种模式通常用于实现分布式事件处理系统、MVC 模型等。在这种模式中，一个对象（称为主题或可观察对象）维护一系列依赖于它的对象（称为观察者），并在状态发生变化时自动通知它们。 观察者模式的优点包括： 降低了目标与观察者之间的耦合关系：两者之间是抽象耦合关系，这意味着可以独立地改变和复用目标和观察者。 目标与观察者之间建立了一套触发机制：这允许观察者及时响应目标的变化。 观察者模式的缺点包括： 目标与观察者之间的依赖关系并没有完全解除：有可能出现循环引用，这可能导致意外的副作用。 当观察者对象很多时，通知的发布会花费很多时间：这可能影响程序的效率。 总的来说，观察者模式在软件设计中是一种非常有用的模式，它可以帮助设计出易于维护和扩展的代码。

访问者模式（Visitor）原理图

访问者模式（Visitor Pattern）是GoF提出的23种设计模式中的一种，属于行为模式。它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类的前提下定义作用于这些元素的新操作。从定义可以看出，结构对象是使用访问者模式必备条件，而且这个结构对象必须存在遍历自身各个对象的方法。 访问者模式的基本思想是，针对系统中拥有固定类型数的对象结构（元素），在其内提供一个accept()方法来接受访问者对象的访问。不同的访问者对同一个元素的访问内容是不同，使得相同的元素集合可以产生不同的数据结果。 访问者模式的核心是解耦数据结构与数据操作，使得对元素的操作具备优秀的扩展性。然而，它也被认为是最复杂且难以理解的设计模式之一，因为在实际开发中，很难找到数据结构不变化的情况。 总的来说，访问者模式提供了一种将数据结构与数据操作相分离的机制，使得在不改变数据结构的前提下可以定义新的操作。

命令模式（Command）原理图

命令模式是一种行为设计模式，它将一个请求封装成一个对象，从而允许用户根据不同的请求对客户进行参数化；同时，它也支持撤销操作。 命令模式的核心在于通过命令对象实现调用操作和实现操作的解耦。这种模式通常涉及以下角色： Command：这是一个接口，它声明了执行操作的方法。这个接口是所有具体命令类的基础，确保它们具有统一的执行方法调用方式。 ConcreteCommand：这是实现了Command接口的具体类。它定义了接收者如何进行具体的操作执行。一个具体的命令类通常会持有一个对接收者的引用，并通过调用接收者的方法来完成请求的处理。 Receiver：这是知道如何实施与执行请求相关的操作的类，也就是实际执行命令的对象。任何类都可能成为一个接收者，只要它能够实现命令要求实现的相应功能。 Invoker：这是负责调用命令对象执行请求的类，它会持有一个命令对象，并在某个时间点触发命令的执行。调用者作为一个中介，将发起请求的对象和执行请求的对象解耦。 命令模式的优点包括降低系统的耦合度、增加或删除命令方便、可以实现宏命令以及方便实现Undo和Redo操作。缺点可能包括产生大量具体命令类。

代理模式（Proxy）原理图

代理模式是一种设计模式，其定义是为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。 代理模式的核心在于提供一个代理来控制和限制对另一个对象的直接访问。这种模式通常用于以下几种情况： 远程代理：当对象位于远程服务器上时，通过代理可以隐藏网络连接的复杂性。 虚拟代理：当对象开销很大时，例如一个大的图片或文档，代理可以帮助管理资源的加载和存储。 安全代理：当需要控制对对象的访问权限时，代理可以实施访问控制。 智能指引：当需要额外的处理或者操作时，代理可以在访问对象之前或之后添加额外的逻辑。 在实际应用中，代理模式可以简化客户端与目标对象之间的交互，同时提供更灵活和安全的访问控制。此外，它还可以用于延迟计算、缓存结果等优化手段，以提高系统的性能和响应速度。

模板方法模式（TemplateMethod）原理图

模板方法模式是一种行为设计模式，它在一个方法中定义算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中实现。 具体来说，模板方法模式的关键特点包括： 抽象类：在抽象类中定义一个模板方法，该方法给出了算法的框架。 具体方法：在抽象类中实现算法中不变的部分，这些方法通常是私有的，以避免子类对其进行修改。 抽象方法：在抽象类中声明一些抽象方法，这些方法是为了在子类中实现特定于子类的步骤。 钩子：可以提供一些默认实现的方法，这些方法通常为空或者包含默认逻辑，子类可以选择性地覆盖这些方法。 不变性：为了防止子类改变模板方法中的算法结构，可以将模板方法定义为 final，这样确保了算法结构的不变性。 总的来说，模板方法模式的目的是通过让子类重写某些步骤来增加新功能，同时保持算法的结构不变。这种模式在Java等面向对象的语言中非常常见，它利用了多态性来实现灵活的设计，使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重定义算法的某些特定步骤。

外观模式（Facade）原理图

外观模式是一种对象结构型模式，它为子系统中的一组接口提供一个统一的高层接口，使得子系统更加容易使用。以下是外观模式的一些关键点： 简化接口：外观模式通过提供一个统一的接口来简化外部与子系统的通信，这样客户端不需要直接与复杂的子系统打交道。 降低耦合度：外观模式降低了客户端与子系统之间的耦合度，因为客户端只需要与外观对象交互，而不需要知道子系统内部的具体实现。 统一入口：外观对象为子系统中的一组接口提供了一个统一的入口，这样客户端就可以通过一个简单的方式来访问多个子系统的功能。 易于扩展：当需要对子系统进行扩展或者修改时，由于客户端只依赖于外观对象，因此可以更容易地进行变更而不影响客户端的使用。 总的来说，外观模式适用于当一个系统有多个复杂的子系统需要交互时，通过引入外观角色来简化调用者与各个子系统之间的交互。

组合模式（Composite Pattern）原理图

组合模式（Composite Pattern）是一种对象结构型模式，其定义是将多个对象组合成树形结构以表示“整体-部分”关系的层次结构。它使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性。在组合模式中，对象被组织成树形结构，其中顶层的节点被称为根节点，根节点下面可以包含树枝节点和叶子节点，树枝节点下面又可以包含更多的树枝节点和叶子节点。这种结构使得客户端可以统一地处理单个对象和组合对象，无需关心它们的具体类型。 组合模式的主要优点包括： 简化了客户端代码，客户端可以一致地处理单个对象和组合对象，无需进行类型判断。 更容易在组合体内加入新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码，满足“开闭原则”。 然而，组合模式也存在一些缺点，如设计较复杂，客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系；不容易限制容器中的构件；不容易用继承的方法来增加构件的新功能等。