23种设计模式

设计模式是软件工程中用于解决特定问题的通用解决方案。常见的设计模式有24种，通常分为三大类：创建型、结构型和行为型。下面是对这24种设计模式的详细解释及其归类：

1. 创建型模式

1.1 单例模式 (Singleton)

• 目的：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
• 适用场景：系统中需要一个唯一的类实例，如配置管理、日志记录等。

1.2 工厂方法模式 (Factory Method)

• 目的：定义一个创建对象的接口，但让子类决定实例化哪一个类。
• 适用场景：当一个类不知道它所需要的对象的具体类时，使用工厂方法创建对象。

1.3 工厂方法模式 (Abstract Factory)

• 目的：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定具体类。
• 适用场景：需要创建多个系列对象时，如用户界面工具包（按钮、文本框等）。

1.4 建造者模式 (Builder)

• 目的：使用多个简单的对象一步步构建一个复杂的对象。
• 适用场景：创建一个复杂对象的过程需要多个步骤，并且这些步骤可能会有变化时。

1.5 原型模式 (Prototype)

• 目的：通过复制现有的实例来创建新的实例，而不是通过实例化新的对象。
• 适用场景：当对象创建成本较高时，使用现有的对象复制更为高效。

2. 结构型模式

2.1 适配器模式 (Adapter)

• 目的：将一个类的接口转换成客户希望的另一种接口，使得原本由于接口不兼容而无法一起工作的类能够一起工作。
• 适用场景：需要将旧系统与新系统兼容时，或者在不同接口之间转换。

2.2 桥接模式 (Bridge)

• 目的：将抽象部分与实现部分分离，使得它们可以独立变化。
• 适用场景：在需要将抽象部分与其实现部分解耦，并且它们可能会独立变化时。

2.3 组合模式 (Composite)

• 目的：将对象组合成树形结构以表示部分-整体层次结构，使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
• 适用场景：需要处理部分和整体的层次结构，如文件系统的目录和文件结构。

2.4 装饰者模式 (Decorator)

• 目的：动态地给对象添加额外的职责，而不改变其结构。
• 适用场景：需要在运行时为对象添加新功能，而不影响其他对象。

2.5 外观模式 (Facade)

• 目的：为一组接口提供一个统一的高层接口，使得子系统更易使用。
• 适用场景：需要简化接口或者对复杂子系统进行简化时。

2.6 享元模式 (Flyweight)

• 目的：通过共享对象来支持大量的细粒度对象，提高系统性能。
• 适用场景：需要大量的相似对象而这些对象的创建开销很大时。

2.7 代理模式 (Proxy)

• 目的：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
• 适用场景：需要控制对对象的访问、延迟加载、或者增加功能（如日志）时。

3. 行为型模式

3.1 责任链模式 (Chain of Responsibility)

• 目的：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，形成一条链。
• 适用场景：需要处理请求的对象链时，如事件处理系统。

3.2 命令模式 (Command)

• 目的：将请求封装成一个对象，从而使你可以使用不同的请求、排队请求、记录请求日志，以及支持可撤销操作。
• 适用场景：需要将操作封装成对象以实现命令队列、操作撤销等功能时。

3.3 解释器模式 (Interpreter)

• 目的：为语言定义一个文法，并提供一个解释器来解释语言中的句子。
• 适用场景：需要解释或处理特定文法或语言时，如编程语言解析器。

3.4 迭代器模式 (Iterator)

• 目的：提供一种方法顺序访问集合对象中的元素，而不暴露集合对象的内部表示。
• 适用场景：需要遍历集合对象的元素时。

3.5 中介者模式 (Mediator)

• 目的：定义一个对象，通过封装一系列对象的交互来促进对象之间的松耦合。
• 适用场景：需要处理对象之间复杂的交互时。

3.6 备忘录模式 (Memento)

• 目的：在不暴露对象内部状态的情况下，保存和恢复对象的状态。
• 适用场景：需要保存和恢复对象的状态，如撤销操作。

3.7 状态模式 (State)

• 目的：允许对象在其内部状态改变时改变它的行为。
• 适用场景：对象的行为依赖于其状态，并且状态可能会发生变化时。

3.8 策略模式 (Strategy)

• 目的：定义一系列算法，将每一个算法封装起来，并使它们可以互换。
• 适用场景：需要在运行时选择算法或策略时。

3.9 模板方法模式 (Template Method)

• 目的：定义一个操作的算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中。
• 适用场景：需要定义一个算法的步骤，并允许子类修改某些步骤的实现时。

3.10 访问者模式 (Visitor)

• 目的：表示一个作用于对象结构中的各个元素的操作，使得你可以在不改变元素类的前提下定义作用于这些元素的新操作。
• 适用场景：需要对对象结构中的元素执行一些操作，并且希望在不改变元素类的情况下添加新操作时。

3.11 观察者模式 (Observer)

• 目的：定义一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象的状态变化。这样，当主题对象的状态发生变化时，所有依赖于它的观察者都会收到通知并自动更新。
• 适用场景：
  • 当一个对象的状态变化需要通知其他多个对象，而这些对象又不知道彼此的情况时。
  • 当一个对象的改变需要触发多个不同的响应时，观察者模式可以解耦状态和响应之间的关系。
  • 在实现分布式事件处理系统时，也很适合使用观察者模式，比如用户界面组件和数据模型的同步。