软件设计模式
设计模式（英语：design pattern）这个术语是在1990年代，由Erich Gamma等人，从建筑设计领域引入到计算机科学里去的。是对软件设计中普遍存在（反复出现）的各种问题，所提出的解决方案。设计模式并不直接用来完成程式码的编写，而是描述在各种不同情况下，要怎么解决问题的一种方案。面向对象设计模式通常以类别或物件来描述其中的关系和相互作用，但不涉及用来完成应用程式的特定类别或物件。算法不能算是一种设计模式，因为算法主要是用来解决计算上的问题，而非设计上的问题。设计模式主要是使不稳定的依赖于相对稳定、具体依赖于相对抽象，避免会引起麻烦的紧耦合，以增强软件设计面对并适应变化的能力。
并非所有的软件模式都是设计模式，设计模式特指软件设计层次上的问题。还有其它非设计模式的模式，如架构模式。
随着软件开发社群对设计模式的兴趣日益增长，已经出版了一些相关的专著，定期召开相应的研讨会，而且Ward Cunningham为此发明了WikiWiki用来交流设计模式的经验。
发展历史
建筑师克里斯托佛·亚历山大在1977/79年编制了一本汇集设计模式的书。但是这种设计模式的思想在建筑设计领域里的影响远没有后来在软件开发领域里传播的广泛。
肯特·贝克和沃德·坎宁安在1987年，利用克里斯托佛·亚历山大在建筑设计领域里的思想开发了设计模式并把此思想应用在Smalltalk中的图形用户接口的生成中。一年后Erich Gamma在他的苏黎世大学博士毕业论文中开始尝试把这种思想改写为适用于软件开发。于此同时James Coplien 在1989年至1991 年也在利用相同的思想致力于C++的开发，而后于1991年发表了他的著作Advanced C++ Idioms。就在这一年Erich Gamma 得到了博士学位，然后去了美国，在那与Richard Helm, Ralph Johnson ,John Vlissides 合作出版了Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software 一书，在此书中共收录了23个设计模式。
这四位作者在软件开发领域里也以他们的匿名著称Gang of Four（四人帮，简称GoF），并且是他们在此书中的协作导致了软件设计模式的突破。有时这个匿名GoF也会用于指代前面提到的那本书。
表述格式
表述一个软件设计模式的格式根据作者的不同，划分和名称等都会有所不同。常用的GoF描述模式的格式大致分为以下这些部分：
- 模式名：每一个模式都有自己的名字，模式的名字使得我们可以讨论我们的设计。
- 问题：在面向对象的系统设计过程中反复出现的特定场合，它导致我们采用某个模式。
- 解决方案：上述问题的解决方案，其内容给出了设计的各个组成部分，它们之间的关系、职责划分和协作方式。
- 别名：一个模式可以有超过一个以上的名称。这些名称应该要在这一节注明。
- 动机：该模式应该利用在哪种情况下是本节提供的方案（包括问题与来龙去脉）的责任。
- 适用性：模式适用于哪些情况、模式的背景等等。
- 结构：这部分常用类图与互动图阐述此模式。
- 参与者：这部分提供一份本模式用到的类与物件清单，与它们在设计下扮演的角色。
- 合作：描述在此模式下，类与物件间的互动。
- 影响：采用该模式对软件系统其他部分的影响，比如对系统的扩充性、可移植性的影响。影响也包括负面的影响。这部分应描述使用本模式后的结果、副作用、与权衡(trade-off)
- 实作：这部分应描述实现该模式、该模式的部分方案、实现该模式的可能技术、或者建议实现模式的方法。
- 示例：简略描绘出如何以编程语言来使用模式。
- 已知应用：业界已知的实作范例。
- 相关模式：这部分包括其他相关模式，以及与其他类似模式的不同。
分类
《设计模式》一书原先把设计模式分为创建型模式,结构型模式,行为型模式.把它们通过授权,聚合,诊断的概念来描述.若想更进一步了解关于面向对象设计的背景,参考接口模式,内聚.若想更进一步了解关于面向对象编程的背景,参考继承,接口,多态.
| 模式名称 | 描述 | 是否在 《设计模式》 | 是否在 《代码大全》[1] |
|---|---|---|---|
| 创建型模式 | |||
| 抽象工厂模式 | 为一个产品族提供了统一的创建接口。当需要这个产品族的某一系列的时候，可以从抽象工厂中选出相应的系列创建一个具体的工厂类。 | 是 | 是 |
| 工厂方法模式 | 定义一个接口用于创建对象，但是让子类决定初始化哪个类。工厂方法把一个类的初始化下放到子类。 | 是 | 是 |
| 生成器模式 | 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。 | 是 | 否 |
| 懒惰初始化模式 | 推迟对象的创建、数据的计算等需要耗费较多资源的操作，只有在第一次访问的时候才执行。 | 否 | 否 |
| 对象池模式 | 通过回收利用对象避免获取和释放资源所需的昂贵成本。 | 否 | 否 |
| 原型模式 | 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。 | 是 | 否 |
| 单例模式 | 确保一个类只有一个实例，并提供对该实例的全局访问。 | 是 | 是 |
| 结构型模式 | |||
| 适配器模式 | 将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示。适配器模式可以消除由于接口不匹配所造成的类兼容性问题。 | 是 | 是 |
| 桥接模式 | 将一个抽象与实现解耦，以便两者可以独立的变化。 | 是 | 是 |
| 组合模式 | 把多个对象组成树状结构来表示局部与整体，这样用户可以一样的对待单个对象和对象的组合。 | 是 | 是 |
| 修饰模式 | 向某个对象动态地添加更多的功能。修饰模式是除类继承外另一种扩展功能的方法。 | 是 | 是 |
| 外观模式 | 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面， 外观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。 | 是 | 是 |
| 享元模式 | 通过共享以便有效的支持大量小颗粒对象。 | 是 | 否 |
| 代理模式 | 为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。 | 是 | 否 |
| 行为模式 | |||
| 责任链模式 | 为解除请求的发送者和接收者之间耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它。 | 是 | 否 |
| 命令模式 | 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，以及支持可取消的操作。 | 是 | 否 |
| 解释器模式 | 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, 该解释器使用该表示来解释语言中的句子。 | 是 | 否 |
| 迭代器模式 | 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。 | 是 | 是 |
| Mediator | Define an object that encapsulates how a set of objects interact. Mediator promotes loose coupling by keeping objects from referring to each other explicitly, and it lets you vary their interaction independently. | 是 | 否 |
| 备忘录模式 | Without violating encapsulation, capture and externalize an object's internal state so that the object can be restored to this state later. | 是 | 否 |
| 观察者模式 | 在对象间定义一个一对多的联系性，由此当一个对象改变了状态，所有其他相关的对象会被通知并且自动刷新。 | 是 | 是 |
| 状态模式 | Allow an object to alter its behavior when its internal state changes. The object will appear to change its class. | 是 | 否 |
| 策略模式 | 定义一个算法的系列，将其各个分装，并且使他们有交互性。策略模式使得算法在用户使用的时候能独立的改变。 | 是 | 是 |
| Specification | Recombinable Business logic in a boolean fashion | 否 | 否 |
| 模板方法模式 | Define the skeleton of an algorithm in an operation, deferring some steps to subclasses. Template Method lets subclasses redefine certain steps of an algorithm without changing the algorithm's structure. |
是 | 是 |
| 访问者模式 | Represent an operation to be performed on the elements of an object structure. Visitor lets you define a new operation without changing the classes of the elements on which it operates. |
是 | 否 |
| Single-serving visitor | Optimize the implementation of a visitor that is allocated, used only once, and then deleted | 否 | 否 |
| Hierarchical visitor | Provide a way to visit every node in a hierarchical data structure such as a tree. | 否 | 否 |
| 并发模式 | |||
| Active Object | 否 | 否 | |
| Balking | 否 | 否 | |
| Double checked locking | 否 | 否 | |
| Guarded | 否 | 否 | |
| Leaders/followers | 否 | 否 | |
| Monitor object | 否 | 否 | |
| Read write lock | 否 | 否 | |
| Scheduler | 否 | 否 | |
| 线程池模式 | 否 | 否 | |
| Thread-specific storage | 否 | 否 | |
| Reactor | 否 | 否 | |