前言

概念

设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多数人知晓、经过分类编目的代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。

“A pattern is a solution to a problem in a context”

设计模式是一种通用的解决问题的方法，它提供了在特定情境下解决一般问题的模板。

随着开发经验的积累，我们会逐渐形成一些常见的代码结构或解决问题的方法，这些就被称为"模式"，我们可以在开发中重复利用这些模式。

1995 年，Eric Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides等人被称为“四人组”（Gang of Four，简称GoF），他们将开发者们这种经验总结整理成了一种称为“设计模式”的概念。并在 《设计模式：可复用面向对象软件的基础》 一书中详细介绍了23种常见的设计模式。

《设计模式：可复用面向对象软件的基础》

设计模式为开发人员提供了可以共享经验和理解的词汇，使得他们可以更容易地沟通和理解彼此的想法。

在本章节，我们将通过Java语言编写示例代码，逐一学习GoF的23种设计模式。通过学习设计模式，我们可以更加高效地解决问题，减少重复性的工作，提高代码的质量，开发出更易于复用和扩展的软件。

应用优势

设计模式的应用确实能够为软件开发带来许多优势：

更好地实现代码重用：
- 设计模式提供了一种经过验证的解决方案，可以在不同的情境中被重复使用，从而提高了代码的可重用性。
- 这有助于减少代码的重复编写，提高开发效率。
系统易于扩展（可维护性）：
- 使用设计模式可以使系统更容易扩展。
- 当需要添加新的功能或修改现有功能时，通过设计模式的合理应用，可以降低对现有代码的影响，使系统更具有可维护性。
高可靠性：
- 设计模式有助于建立稳定、可靠的系统架构。
- 引入设计模式后，系统在增加新功能时，不容易引入错误或破坏原有的功能，提高了整个系统的稳定性和可靠性。
程序易于理解和交流：
- 使用设计模式可以提供一种标准化的解决方案，这使得程序的结构更加清晰和易于理解。
- 通过使用UML类图等工具，开发人员可以更轻松地交流和理解系统的设计。

创建型模式

创建型模式（Creational Pattern）对类的实例化过程进行了抽象，能够将软件模块中对象的创建和对象的使用分离。

为了使软件的结构更加清晰，外界对于这些对象只需要知道它们共同的接口，而不清楚其具体的实现细节，使整个系统的设计更加符合单一职责原则。

创建型模式在创建什么（What），由谁创建（Who），何时创建（When）等方面都为软件设计者提供了尽可能大的灵活性。

创建型模式隐藏了类的实例的创建细节，通过隐藏对象如何被创建和组合在一起达到使整个系统独立的目的。

创建型模式（Creational Patterns）关注对象的创建过程，主要解决对象的实例化问题。通过提供更灵活、更直观的对象创建机制，创建型模式使得系统更加独立于类的实例化过程，从而使系统更加易于扩展和维护。

Factory Method Pattern

工厂方法模式（Factory Method）就是封装一个创建对象的抽象类（或者说接口），由该抽象类的子类来决定实例化哪一个产品类，因此我们说工厂方法模式将类的实例化延迟到子类中完成。产品类可以有很多个，作为客户端（调用者）来说，只需调用工厂方法获得产品即可（我要什么你就给我什么）。

笔记：工厂方法模式定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。

Singleton Pattern

单例模式保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

Prototype Pattern

原型模式通过复制现有对象来创建新对象，从而避免使用构造函数。

Abstract Factory Pattern

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要指定具体类。

Builder Pattern

建造者模式将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

结构型模式

结构型模式（Structural Patterns）关注对象之间的组合，主要解决对象的组合问题。通过定义类和对象之间的关系，结构型模式使得系统更加灵活，更容易复用。

适配器模式（Adapter Pattern）： 将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。
桥接模式（Bridge Pattern）： 将抽象部分与它的实现部分分离，使它们可以独立地变化。
装饰者模式（Decorator Pattern）： 动态地给对象添加额外的职责。
代理模式（Proxy Pattern）： 为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
外观模式（Facade Pattern）： 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面。
组合模式（Composite Pattern）： 将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。
享元模式（Flyweight Pattern）： 通过共享技术来最小化内存或计算开销。

行为型模式

行为型模式（Behavioral Patterns）关注对象之间的通信，主要解决对象的协作问题。通过定义算法和对象之间的责任分配，行为型模式使得系统更加灵活，更容易维护。

模板方法模式（Template Method Pattern）： 定义一个算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中实现。这样，子类可以在不改变算法结构的情况下重新定义算法的某些步骤。
策略模式（Strategy Pattern）： 定义一系列算法，将每个算法封装起来，并且使它们可以互相替换。客户端可以独立于算法的变化而使用不同的算法。
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参数化客户端，并且能够支持请求的排队、记录和撤销操作。
职责链模式（Chain of Responsibility Pattern）： 将请求的发送者和接收者解耦，使多个对象都有机会处理请求。将这些对象连接成一条链，并沿着这条链传递请求，直到有一个对象处理它。
状态模式（State Pattern）： 允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为，对象看起来好像修改了其类。
观察者模式（Observer Pattern）： 定义对象间一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。
中介者模式（Mediator Pattern）： 用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各个对象不需要显式地相互引用，从而降低了它们之间的耦合。
迭代器模式（Iterator Pattern）： 提供一种顺序访问一个聚合对象中各个元素的方法，而不暴露该对象的内部表示。
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。它使你可以定义一个新的操作，而无需改变被操作的类。
备忘录模式（Memento Pattern）： 在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便以后将对象恢复到这个状态。
解释器模式（Interpreter Pattern）： 提供了一个解释器，它定义了语言的语法规则的一种表示，并且使用该表示来解释语言中的句子。

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设计模式

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分类

创建型、结构型和行为型

类模式和对象模式