設計模式概述
設計模式（Design pattern）代表了最佳的實踐，通常被有經(jīng)驗的面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)人員所采用。設計模式是軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)過程中面臨的一般問題的解決方案。這些解決方案是眾多軟件開發(fā)人員經(jīng)過相當長的一段時間的試驗和錯誤總結出來的。
設計模式是一套被反復使用的、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過分類編目的、代碼設計經(jīng)驗的總結。使用設計模式是為了重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。 毫無疑問，設計模式于己于他人于系統(tǒng)都是多贏的，設計模式使代碼編制真正工程化，設計模式是軟件工程的基石，如同大廈的一塊塊磚石一樣。項目中合理地運用設計模式可以完美地解決很多問題，每種模式在現(xiàn)實中都有相應的原理來與之對應，每種模式都描述了一個在我們周圍不斷重復發(fā)生的問題，以及該問題的核心解決方案，這也是設計模式能被廣泛應用的原因。
什么是 GOF（四人幫，全拼 Gang of Four）
在 1994 年，由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名為 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software（中文譯名：設計模式 - 可復用的面向?qū)ο筌浖兀?的書，該書首次提到了軟件開發(fā)中設計模式的概念。
四位作者合稱 GOF（四人幫，全拼 Gang of Four）。他們所提出的設計模式主要是基于以下的面向?qū)ο笤O計原則：
對接口編程而不是對實現(xiàn)編程；優(yōu)先使用對象組合而不是繼承。
設計模式的使用
設計模式在軟件開發(fā)中的兩個主要用途。
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開發(fā)人員的共同平臺
設計模式提供了一個標準的術語系統(tǒng)，且具體到特定的情景。例如，單例設計模式意味著使用單個對象，這樣所有熟悉單例設計模式的開發(fā)人員都能使用單個對象，并且可以通過這種方式告訴對方，程序使用的是單例模式。
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最佳的實踐
設計模式已經(jīng)經(jīng)歷了很長一段時間的發(fā)展，它們提供了軟件開發(fā)過程中面臨的一般問題的最佳解決方案。學習這些模式有助于經(jīng)驗不足的開發(fā)人員通過一種簡單快捷的方式來學習軟件設計。
設計模式的類型
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根據(jù)目的來分
根據(jù)模式是用來完成什么工作來劃分，這種方式可分為創(chuàng)建型模式、結構型模式和行為型模式 3 種。
創(chuàng)建型模式
用于描述“怎樣創(chuàng)建對象”，它的主要特點是“將對象的創(chuàng)建與使用分離”。GoF 中提供了單例、原型、工廠方法、抽象工廠、建造者等 5 種創(chuàng)建型模式。
結構型模式
用于描述如何將類或?qū)ο蟀茨撤N布局組成更大的結構，GoF 中提供了代理、適配器、橋接、裝飾、外觀、享元、組合等 7 種結構型模式。
行為型模式
用于描述類或?qū)ο笾g怎樣相互協(xié)作共同完成單個對象都無法單獨完成的任務，以及怎樣分配職責。GoF 中提供了模板方法、策略、命令、職責鏈、狀態(tài)、觀察者、中介者、迭代器、訪問者、備忘錄、解釋器等 11 種行為型模式。
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根據(jù)作用范圍來分
根據(jù)模式是主要用于類上還是主要用于對象上來分，這種方式可分為類模式和對象模式兩種。
類模式
用于處理類與子類之間的關系，這些關系通過繼承來建立，是靜態(tài)的，在編譯時刻便確定下來了。GoF中的工廠方法、（類）適配器、模板方法、解釋器屬于該模式。
對象模式
用于處理對象之間的關系，這些關系可以通過組合或聚合來實現(xiàn)，在運行時刻是可以變化的，更具動態(tài)性。GoF 中除了以上 4 種，其他的都是對象模式。
| 范圍\目的 | 創(chuàng)建型模式 | 結構型模式 | 行為型模式 |
|---|---|---|---|
| 類模式 | 工廠方法 | (類)適配器 | 模板方法 解釋器 |
| 對象模式 | 單例 原型 抽象工廠 建造者 |
代理 (對象)適配器 橋接 裝飾 外觀 享元 組合 |
策略 命令 職責鏈 狀態(tài) 觀察者 中介者 迭代器 訪問者 備忘錄 |
GoF的23種設計模式的功能
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創(chuàng)建型模式
- 單例（Singleton）模式：某個類只能生成一個實例，該類提供了一個全局訪問點供外部獲取該實例，其拓展是有限多例模式。
- 原型（Prototype）模式：將一個對象作為原型，通過對其進行復制而克隆出多個和原型類似的新實例。
- 工廠方法（Factory Method）模式：定義一個用于創(chuàng)建產(chǎn)品的接口，由子類決定生產(chǎn)什么產(chǎn)品。
- 抽象工廠（AbstractFactory）模式：提供一個創(chuàng)建產(chǎn)品族的接口，其每個子類可以生產(chǎn)一系列相關的產(chǎn)品。
- 建造者（Builder）模式：將一個復雜對象分解成多個相對簡單的部分，然后根據(jù)不同需要分別創(chuàng)建它們，最后構建成該復雜對象。
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結構型模式
- 代理（Proxy）模式：為某對象提供一種代理以控制對該對象的訪問。即客戶端通過代理間接地訪問該對象，從而限制、增強或修改該對象的一些特性。
- 適配器（Adapter）模式：將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類能一起工作。
- 橋接（Bridge）模式：將抽象與實現(xiàn)分離，使它們可以獨立變化。它是用組合關系代替繼承關系來實現(xiàn)，從而降低了抽象和實現(xiàn)這兩個可變維度的耦合度。
- 裝飾（Decorator）模式：動態(tài)的給對象增加一些職責，即增加其額外的功能。
- 外觀（Facade）模式：為多個復雜的子系統(tǒng)提供一個一致的接口，使這些子系統(tǒng)更加容易被訪問。
- 享元（Flyweight）模式：運用共享技術來有效地支持大量細粒度對象的復用。
- 組合（Composite）模式：將對象組合成樹狀層次結構，使用戶對單個對象和組合對象具有一致的訪問性。
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行為型模式
- 模板方法（TemplateMethod）模式：定義一個操作中的算法骨架，而將算法的一些步驟延遲到子類中，使得子類可以不改變該算法結構的情況下重定義該算法的某些特定步驟。
- 策略（Strategy）模式：定義了一系列算法，并將每個算法封裝起來，使它們可以相互替換，且算法的改變不會影響使用算法的客戶。
- 命令（Command）模式：將一個請求封裝為一個對象，使發(fā)出請求的責任和執(zhí)行請求的責任分割開。
職責鏈（Chain of Responsibility）模式：把請求從鏈中的一個對象傳到下一個對象，直到請求被響應為止。通過這種方式去除對象之間的耦合。 - 狀態(tài)（State）模式：允許一個對象在其內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時改變其行為能力。
- 觀察者（Observer）模式：多個對象間存在一對多關系，當一個對象發(fā)生改變時，把這種改變通知給其他多個對象，從而影響其他對象的行為。
- 中介者（Mediator）模式：定義一個中介對象來簡化原有對象之間的交互關系，降低系統(tǒng)中對象間的耦合度，使原有對象之間不必相互了解。
- 迭代器（Iterator）模式：提供一種方法來順序訪問聚合對象中的一系列數(shù)據(jù)，而不暴露聚合對象的內(nèi)部表示。
- 訪問者（Visitor）模式：在不改變集合元素的前提下，為一個集合中的每個元素提供多種訪問方式，即每個元素有多個訪問者對象訪問。
- 備忘錄（Memento）模式：在不破壞封裝性的前提下，獲取并保存一個對象的內(nèi)部狀態(tài)，以便以后恢復它。
- 解釋器（Interpreter）模式：提供如何定義語言的文法，以及對語言句子的解釋方法，即解釋器。
