经典设计模式总则

Design pattern

设计模式背景-概念、面向对象六大原则、设计模式分类、二十三中常用设计模式即创建型模式、结构型模式、行为型模式

1、设计模式的背景、概念及其必要性

1.1、设计模式的背景

设计模式最初并不是应用于软件设计领域，而是被用于建筑领域的设计中。

1977 年，漂亮国加利福尼亚大学伯克利分校环境结构中心主任，在他的著作《建筑模式语言：城镇、建筑、构造》中描述了一些常见的建筑设计问题，并提出了 253 中关于对城镇、邻里、住宅、花园和房间进行设计的基本模式。

1995 年，一个号称 Gang of Four（四人帮）的组织，合作出版了《设计模式：可复用面向对象软件的基础》一书中收录了 23 中设计模式。这是设计模式领域里程碑的事件，导致了软件设计模式的突破。

1.2、设计模式的概念

设计模式（Design Pattern）即软件设计模式，是一套被反复使用、经过分类编目、代码设计经验的总结。它描述了在软件设计过程中一些不断 “重复” 出现的问题的解决方案。即它是解决一些高频特定问题的一系列套路，它是前辈们的代码设计经验的总结，具有一定普遍性和可复用性。

1.3、设计模式的必要性

设计模式的本质是对面向对象设计原则的实际应用，是对类的封装性、继承性和多态性以及类的关联关系、组合关系的充分理解。

使程序的设计更加标准化，代码编制更加工程化，使软件开发效率大大提高，从而缩短软件开发周期。
使设计的代码可重用性高、可扩展性强、可维护性高、可读性高。
可以提高程序员的编程能力、设计能力和思维能力。

2、软件设计七大原则

软件设计原则，即面向对象七大原则。

单一职责原则（SRP）

单一职责原则，即尽可能让一个类只负责一件事，当这个类需要负责多件事时，则可以考虑将其拆分成多个类，即低耦合、高内聚。
开放封闭原则（OCP）

开放封闭原则，即对外扩展开放，对内修改关闭。其核心思想是抽象编程，而不是具象编程。
里氏替换原则（SLP）

里氏替换原则，即任何基类出现的地方，子类一定可以出现。只有子类能够替换父类时，才能够使程序在运行期间识别子类，这是保证继承服用的基础。
接口隔离原则（ISP）

接口隔离原则，即使用多个功能单一的接口代替一个功能复杂的接口。实现的方式有两种：
- 使用委托分离：即使用一个第三方新类型来委托客户端的请求，避免客户端与接口的直接依赖，但是会增加系统开销。
- 使用多重继承分离：即使用接口多重继承来实现分离。
依赖倒置原则（DIP）

依赖倒置原则，即高层模块不应该依赖于底层模块，两者都应依赖其抽象，抽象不依赖于具体，具体依赖于抽象，即面向抽象编程，而非面向具体吧编程。
迪米特法则（LKP）

迪米特法则，又称最少知道原则，即一个类尽可能少的了解其它类。如果两个类或对象之间无需直接通信，则可以使用第三方类或对象来作为中介进行通信，可降低对象之间的耦合度，提高模块之间的相对对立性。
合成复用原则（CRP）

合成复用原则，即尽量优先使用合成或聚合等关联关系来实现，其次才使用继承等继承关系来实现。即在类的复用过程中，优先使用合成复用，其次使用继承服用，从而降低对象间的耦合度。

3、设计模式的分类

设计模式可以按照模式的目的和作用两种方式来分类。

3.1、根据模式的目的分类

创建型模式

用于描述 “怎样创建对象”，它的主要作用是将对象的创建和使用分离。如：单例、原型、工厂方法、抽象工厂、建造者等 5 种设计模式。
结构型模式

用于描述 “如何将类或对象按照某种布局组成更大的结构”。如：代理、适配、桥接、装饰、外观、享元、组合等 7 种设计模式。
行为型模式

用于描述 “类或对象之间怎样相互协作来共同完成单个对象无法单独完成的任务”，以及怎样分配职责。如：模板方法、策略、命令、职责链、状态、观察者、中介者、迭代器、访问者、备忘录、解释器等 11 种设计模式。

software-design-pattern

3.2、根据模式的作用对象分类

类模式

用来处理父类与子类之间的关系，这些关系都是通过继承建立的，是静态的，在编译时便确定下来的。如：工厂方法、适配器、模版方法、解释器等 4 种设计模式。
对象模式

用来处理对象于对象之间的关系，这些关系都是通过组合和聚合建立的，在运行时刻可以改变，更具动态性。除上述四种类模式外，其余 19 种皆为对象模式。

作用对象 / 目的	创建型模式	结构型模式	行为型模式
类模式	工厂方法	（类）适配器	模板方法解释器
对象模式	单例原型抽象工厂建造者	代理（对象）适配器桥接装饰外观享元组合	策略命令职责链状态观察者中介者迭代器访问者备忘录

二十三种设计模式之间的关系：
23-design-pattern-relationship

4、二十三种设计模式简介

4.1、创建型模式

单例模式

某个只能创建一个实例，且提供对外全局访问点，构造方法私有。[深入了解单例模式](人世间子 (xgllhz.top))
原型模式

即将一个对象作为原型对象，通过对其克隆而复制出多个与原型对象类似的新实例。[深入了解原型模式](人世间子 (xgllhz.top))
工厂方法模式

即简单工厂模式的升级版，其抽象了对象的创建，将对象的具体创建延迟到了其子类中。[深入了解工厂方法模式](人世间子 (xgllhz.top))
抽象工厂模式

即工厂方法模式的升级版，其可以生产一个产品族的产品。[深入了解抽象工厂模式](人世间子 (xgllhz.top))
建造者模式

将一个复杂对象的构建和表示分离，使得同样的创建过程可以得到不同的表示。[深入了解建造者模式](人世间子 (xgllhz.top))

4.2、结构型模式

结构型设计模式描述如何将类或对象按照某种布局组成更大的结构。它分为类结构模式和对象结构型模式，前者采用集成来组合接口或类，后者采用组合或聚合来组合对象。由于组合或聚合关系比继承关系耦合度低，满足里氏替换原则，所以对象结构模型比类结构模型更具灵活性。

代理模式

即为某个对象提供一种代理以控制对对象的访问。[深入了解代理模式](人世间子 (xgllhz.top))
适配模式

即将一个类的某个接口转换成用户希望的另一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能在一起工作的类可以在一起工作。[深入了解适配模式](人世间子 (xgllhz.top))
桥接模式

即将抽象和实现分离，使他们可以独立变化。[深入了解桥接模式](人世间子 (xgllhz.top))
装饰模式

即在不改变现有对象结构的前提下，动态的给对象增加一些职责（即增加其额外功能）的模式。[深入了解装饰模式](人世间子 (xgllhz.top))
外观模式

即为多个复杂的子系统提供一个统一的接口，使得这些子系统更加容易被访问。[深入了解外观模式](人世间子 (xgllhz.top))
享元模式

即运用共享技术来有效的支持大量细粒度对象的复用。[深入了解享元模式](人世间子 (xgllhz.top))
组合模式

即部分整体模式，是用于把一组相似的对象当做一个单一个的对象。[深入了解组合模式](人世间子 (xgllhz.top))

4.3、行为型模式

模版方法模式

即定义一个算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中实现，使得子类可以在不改变算法骨架的情况下重新定义该算法的某些特定步骤。[深入了解模版方法模式](人世间子 (xgllhz.top))
策略模式

即定义一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的变化不会影响使用算法的用户。[深入了解策略模式](人世间子 (xgllhz.top))
命令模式

即将请求封装成一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分离开。深入了解命令模式
职责链模式

即把请求从链中的一个对象传到下一个对象，直到请求被响应为止，通过这种方式来解耦。[深入了解职责链模式](人世间子 (xgllhz.top))
状态模式

即对有状态的对象，把复杂的判断逻辑提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。[深入了解状态模式](人世间子 (xgllhz.top))
观察者模式

又称为发布-订阅模式，即它定义了一种对象间一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，这个主题对象在状态发生变化时，会通知所有监听这个主题对象的观察者对象，使它们能够自动更新自己。[深入了解观察者模式](人世间子 (xgllhz.top))
中介者模式

又称调停模式，即定义一个中介者来封装原有多个对象之间的依赖关系，且可以独立改变它们之间的交互，以降低对象之间的耦合度。[深入了解中介者模式](人世间子 (xgllhz.top))
迭代器模式

即提供一种方法来顺序访问聚合对象内的元素，而不暴露聚合对象的内部数据结构。[深入了解迭代器模式](人世间子 (xgllhz.top))
访问者模式

即在不改变聚合对象内元素的前提下，为聚合对象内每个元素提供多种访问方式，即聚合对象内的每个元素都有多个访问者对象。[深入了解访问者模式](人世间子 (xgllhz.top))
备忘录模式

即在不破坏封装的前提下，获取并保存一个对象某一个时刻的内部状态，以便以后恢复它。[深入了解备忘录模式](人世间子 (xgllhz.top))
解释器模式

即提供如何定义语言的文法，以及对语言句子的解释方法。