设计模式及其分类

什么是设计模式？

设计模式是在软件设计过程中，针对特定问题场景和需求提出的一套被公认的解决方案。设计模式旨在提高代码的可读性、可维护性、可拓展性和重用性。

设计模式的主要作用：

1. 提供可复用的解决方案
   设计模式提供了经过验证的解决方案，可以帮助开发人员更快速地解决常见的设计问题。

2. 促进代码的组织和理解
   设计模式规范了代码组织和结构，使代码更易理解和维护。

3. 提高代码的质量
   设计模式强调良好的设计原则，可以帮助开发人员编写更稳定、可靠、高效的代码。

4. 降低系统耦合度
   设计模式可以帮助减少不同模块之间的依赖，从而降低系统的耦合度，使系统更易扩展和修改。

5. 促进团队合作
   设计模式提供了共同的设计框架和术语，有助于不同开发人员之间更好地协作和沟通。

设计模式的三大分类

设计模式总共有 23 种，它们可以按照不同的特点和用途分为创建型、结构型和行为型三大类设计模式。正确使用设计模式可以提高代码的质量、灵活性和可维护性，同时也有助于促进团队之间的协作和沟通。选择适合场景的设计模式，并严格遵循设计原则，将使你的软件系统更具可重用性和扩展性。

创建型设计模式（Creational Patterns）

专注于对象的创建机制，帮助解决对象实例化时的复杂性和灵活性问题。主要目的是尽可能降低系统对类实例化的依赖，提供更灵活、可扩展、易于维护的对象创建方式。常见的创建型模式有：

• 单例模式（Singleton Pattern）
  确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。

• 工厂模式（Factory Pattern）
  定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。

• 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
  提供一个接口用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定具体类。

• 建造者模式（Builder Pattern）
  将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得相同的构建过程可以创建不同的表示。

• 原型模式（Prototype Pattern）
  通过复制现有对象来创建新对象，而不是从头开始构建。

结构型设计模式（Structural Patterns）

用于处理类或对象之间的组合关系，以实现更灵活、更可复用的代码结构。这些设计模式关注对象之间的组合方式，而不仅仅关注对象的创建和行为。常见的结构性设计模式有：

• 适配器模式（Adapter Pattern）
  将一个类的接口转换成客户端所期待的另一个接口，从而使原本不兼容的类能够一起工作。

• 桥接模式（Bridge Pattern）
  将抽象部分与它的实现部分分离，使它们可以独立变化，提高系统的可扩展性。

• 组合模式（Composite Pattern）
  将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”关系，使得客户端可以统一处理个别对象和对象的组合。

• 装饰器模式（Decorator Pattern）
  动态地为对象附加职责，使得对象在运行时可以有不同的扩展功能。

• 外观模式（Facade Pattern）
  为复杂的子系统提供一个简单的接口，用于隐藏其复杂性，让客户端可以更方便地使用系统。

• 享元模式（Flyweight Pattern）
  通过共享已经存在的相似对象，减少内存占用和提高性能。

• 代理模式（Proxy Pattern）
  控制对其他对象的访问，为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

行为型设计模式（Behavioral Patterns）

关注对象之间的交互和职责分配的设计模式，用于更好地组织对象之间的通信和协作，以实现更灵活、可维护、可扩展的代码结构。这些设计模式关注对象的行为和责任的分配，帮助开发人员更好地管理对象之间的通信和交互。常见的行为型设计模式有：

• 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）
  将请求的发送和接收进行解耦，依次让多个对象对请求进行处理，直到找到合适的处理者。

• 命令模式（Command Pattern）
  将一个请求封装成一个对象，从而可以用不同的请求对客户端进行参数化，队列或者日志请求。

• 解释器模式（Interpreter Pattern）
  定义语言的文法，建立一个解释器来解释语言中的句子。

• 迭代器模式（Iterator Pattern）
  提供一种顺序访问聚集对象中的元素的方法，而又不暴露该对象的内部表示。

• 中介者模式（Mediator Pattern）
  通过一个中介对象来封装一系列的对象交互，从而降低对象之间的直接耦合。

• 备忘录模式（Memento Pattern）
  在不破坏封装性的前提下，保存和恢复对象的内部状态。

• 观察者模式（Observer Pattern）
  定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。

• 状态模式（State Pattern）
  允许对象在其内部状态改变时改变其行为，表现得像是改变了对象的类。

• 策略模式（Strategy Pattern）
  定义一系列算法，把它们封装起来，并使它们可以相互替换。

• 模板方法模式（Template Method Pattern）
  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去实现。

• 访问者模式（Visitor Pattern）
  表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，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。