23中设计模式详解

news2024/12/27 0:19:36

文章目录

- - 一、创建型模式 (Creational Patterns)
  - 二、结构型模式 (Structural Patterns)
  - 三、行为型模式 (Behavioral Patterns)
  - 小结

设计模式是软件开发中总结和提炼的一些典型问题的解决方案，主要分为三大类： 创建型模式、 结构型模式 和 行为型模式。以下是 23 种设计模式的分类及详解。

一、创建型模式 (Creational Patterns)

创建型模式主要解决对象的创建问题，旨在通过某种方式灵活地创建对象。

工厂方法模式 (Factory Method)
定义一个接口或抽象类用于创建对象，由子类决定实例化哪一个类。

关键点：延迟实例化到子类。
适用场景：需要创建对象，但不确定具体类型时。
示例：不同的日志记录器（文件日志、数据库日志）。

抽象工厂模式 (Abstract Factory)
提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定具体类。
- 关键点：创建多个产品族对象。
- 适用场景：一个系统要与多个产品族的产品一起工作。
- 示例：跨平台 UI 工具包（Windows、Linux、macOS）。
单例模式 (Singleton)
确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
- 关键点：控制实例化并提供全局访问。
- 适用场景：需要全局唯一对象，如数据库连接池、线程池。
- 示例：Java 中的 Runtime.getRuntime()。
建造者模式 (Builder)
将一个复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的对象。
- 关键点：逐步构建复杂对象。
- 适用场景：对象构建流程复杂或步骤可变。
- 示例：生成器模式构建复杂的文档或产品。
原型模式 (Prototype)
通过复制已有对象来创建新对象，而不是通过实例化类。
- 关键点：通过克隆方法复制对象。
- 适用场景：对象的创建成本高，且实例化代价较大时。
- 示例：Java 中的 clone() 方法。

二、结构型模式 (Structural Patterns)

结构型模式关注类和对象的组合，通过组合实现更大的结构。

适配器模式 (Adapter)
将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口。
- 关键点：接口不兼容但需协同工作。
- 适用场景：需要使用已有类但接口不符。
- 示例：电源适配器。
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。
- 关键点：通过组合解耦抽象和实现。
- 适用场景：需要独立扩展抽象和实现。
- 示例：图形绘制系统。
装饰器模式 (Decorator)
动态地给对象添加新的功能，而不改变其结构。
- 关键点：装饰对象增强功能。
- 适用场景：扩展功能但不希望修改代码。
- 示例：Java I/O 类中的 BufferedReader。
组合模式 (Composite)
将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。
- 关键点：统一对象和组合的接口。
- 适用场景：需要处理树形结构。
- 示例：文件夹和文件的结构。
外观模式 (Facade)
提供一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口。
- 关键点：为复杂系统提供简单接口。
- 适用场景：简化复杂系统的使用。
- 示例：JDBC 中的 DriverManager。
享元模式 (Flyweight)
使用共享对象来有效支持大量细粒度对象。
- 关键点：共享状态，减少内存消耗。
- 适用场景：需要大量重复对象。
- 示例：字符串常量池。
代理模式 (Proxy)
为其他对象提供一个代理以控制对该对象的访问。
- 关键点：控制目标对象访问。
- 适用场景：延迟加载、权限控制等。
- 示例：动态代理、RPC 远程调用。

三、行为型模式 (Behavioral Patterns)

行为型模式关注对象间的职责划分和协作方式。

策略模式 (Strategy)
定义一组算法，将每种算法封装起来，并使它们可以互换。
- 关键点：算法的可替换。
- 适用场景：需要动态切换算法。
- 示例：不同的支付方式实现。
模板方法模式 (Template Method)
定义算法框架，将具体实现延迟到子类。
- 关键点：固定框架，延迟具体实现。
- 适用场景：算法固定，部分可定制。
- 示例：抽象类定义通用流程。
观察者模式 (Observer)
定义对象间的一对多依赖，当一个对象改变状态时，其所有依赖者都会收到通知。
- 关键点：事件触发机制。
- 适用场景：需要广播通知时。
- 示例：事件监听机制。
责任链模式 (Chain of Responsibility)
将请求沿着处理链传递，直到某个对象处理它。
- 关键点：请求和处理解耦。
- 适用场景：动态决定请求处理者。
- 示例：日志处理器链。
命令模式 (Command)
将请求封装成对象，便于存储、传递和撤销。
- 关键点：封装请求。
- 适用场景：请求需要排队或撤销。
- 示例：任务队列。
迭代器模式 (Iterator)
提供一种访问集合元素的方法，而不暴露集合的内部结构。
- 关键点：遍历集合而不暴露实现。
- 适用场景：需要统一遍历接口。
- 示例：Java 中的 Iterator。
中介者模式 (Mediator)
通过中介者对象封装对象之间的交互。
- 关键点：简化对象之间通信。
- 适用场景：多个对象存在复杂交互。
- 示例：MVC 模式中的 Controller。
备忘录模式 (Memento)
保存对象的状态，以便在需要时恢复。
- 关键点：状态快照。
- 适用场景：需要撤销操作时。
- 示例：文本编辑器的撤销功能。
状态模式 (State)
允许对象在内部状态改变时改变其行为。
- 关键点：状态驱动行为。
- 适用场景：行为依赖于状态。
- 示例：线程状态转换。
访问者模式 (Visitor)
为对象结构添加新功能，而不改变结构本身。
- 关键点：分离数据结构和行为。
- 适用场景：需要对结构不同的元素添加新功能。
- 示例：文件系统扫描器。
解释器模式 (Interpreter)
定义一个语言的语法表示，并提供解释器来处理语法。
- 关键点：解析和执行语言。
- 适用场景：实现简单的脚本或规则引擎。
- 示例：正则表达式引擎。