设计模式

分类

创建型设计模式

创建型模式抽象类实例化过程，它们帮助一个系统独立于如何创建、组合和表示它的那些对象。一个类创建型模式使用继承改变被实例化的类，而一个对象创建型模式将实例化委托给另一个对象。

抽象工厂(AbstractFactory)

意图：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

结构图：

适用于：

• 一个系统要独立于它的产品的创建、组合和表示时
• 一个系统要由多个产品系列中的一个来配置时
• 当要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用时
• 当提供一个产品类库，只想显示它们的接口而不是实现时

生成器(Builder)

意图：将一个复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

结构图：

适用于：

• 当创建复杂对象的算法应该独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式时
• 当构造过程必须允许被构造的对象有不同的表示时

工厂方法模式（Factory Method）

意图：定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，Factory Method使其创建过程延迟到子类进行。

结构图：

适用于：

• 当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候
• 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候
• 当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且希望将哪一个帮助子类是代理这一信息局部化的时候

原型模式(Prototype)

意图：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。

结构图：

适用于：

• 当一个系统应该独立于它的产品创建、构成和表示时。
• 当要实例化的类是在运行时刻指定时，例如，通过动态装载
• 为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时
• 当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们，可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。

单例模式（Singleton）

意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

结构图：

适用于：

• 当类只能有一个实例而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它时，以及当这个唯一实例应该是通过子类化可扩展的，并且客户应该无需更改代码就能使用一个扩展的实例时

结构型设计模式

结构型设计模式涉及如何组合类和对象以获得更大的结构。结构类模式采用继承机制来组合接口或实现。结构型对象模式不是对接口和实现进行组合，而是描述了如何对一些对象进行组合，从而实现新功能的一些方法。

适配器模式（Adapter）

意图：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。适配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

类适配器结构图：

对象适配器结构图：

适用于：

• 想使用一个已经存在的类，而它的接口不符合要求
• 想创建一个可以服用的类，该类可以与其他不相关的类或不可预见的类(即那些接口可能不一定兼容的类)协同工作
• (仅适用于对象Adapter)想使用-一个 已经存在的子类，但是不可能对每一个都进行子类化以匹配它们的接口。对象适配器可以适配它的父类接口。

桥接模式（bridge）

意图：将抽象部分与实现部分分离，使它们都可以独立的变化。

结构图：

适用于：

• 不希望在抽象和它的实现部分之间有一个固定的绑定关系。例如，这种情况可能是因为，在程序运行时刻实现部分应可以被选择或者切换
• 类的抽象以及它的实现都应该可以通过生成子类的方法加以扩充。这是Bridge模式使得开发者可以对不同的抽象接口和实现部分进行组合，并分别对它们进行扩充。
• 对一个抽象的实现部分的修改应对客户不产生影响，即客户代码不必重新编译
• (C++)想对客户完全隐藏抽象的实现部分。
• 有许多类要生成的类层次结构。
• 想在多个对象间共享实现(可能使用引用计数)，但同时要求客户并不知道这一点。

组合模式（Composite）

意图：将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

结构图：

适用于：

• 想表示对象的部分--整体层次结构
• 希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一使用组合结构中的所有对象。

装饰模式（Decorator）

意图：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰器模式相比生成子类更为灵活。

结构图：

适用于：

• 在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责
• 处理那些可以撤销的职责
• 当不能采用生成子类的方式进行扩充时

外观模式（Facade）

意图：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。

结构图：

适用于：

• 要为一个复杂子系统提供一个简单接口时，子系统往往因为不断演化而变得越来越复杂
• 客户程序与抽象类的实现部分之间存在着很大的依赖性
• 当需要构建一个层次结构的子系统时，使用Facade模式定义子系统中每层的入口点

享元模式（Flyweight）

意图：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

结构图：

适用于：

• 一个应用程序使用了大量的对象
• 完全由于使用大量的对象，造成很大的存储开销
• 对象的大多数状态都可以变为外部状态
• 如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象
• 应用程序不依赖于对象标识

代理模式（Proxy）

意图：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

结构图：

适用于：

• 需要比较通用和复杂的对象指针替换简单的指针的时候

行为型设计模式

行为设计模式涉及算法和对象间职责的分配。它不仅描述对象或类的模式，还描述它们之间的通信模式

责任链模式（Chain of Responsibility）

意图：避免请求发送者与接收者耦合在一起，让多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。

结构图：

适用于：

• 有多个的对象可以处理一个请求，哪个对象处理该请求运行时刻自动确定。
• 想在不明确指定接收者的情况下向多个对象中的一个提交一个请求
• 可处理一一个请求的对象集合应被动态指定。

命令模式（Command）

意图：将一个请求封装成一个对象，从而使您可以用不同的请求对客户进行参数化。

结构图：

适用于：

• 抽象出待执行的动作以参数化某对象
• 在不同的时刻指定、排列和执行请求
• 支持取消操作
• 支持修改日志
• 用构建在原语操作上的高层操作构造一个系统

解释器模式（Interpreter）

意图：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，这个解释器使用该表达式来解释语言中的句子。

结构图：

适用于：

• 该文法简单。对于复杂的发文，文法的类层次变得庞大而无法管理。此时语法分析程序生成器这样的工具是更好的选择。它们无须构建抽象语法树即可解释表达式，这样可以节省空间还可能节省时间。
• 效率不是一个关键问题。最高效的解释器通常不是通过直接解释语法分析树实现的，而是首先将它们转换成另一种形式。不过，即使在这种情况下，转换器仍然可用该模式实现。

迭代器模式（Iterator）

意图：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，且不需要暴露该对象的内部表示

结构图：

适用于：

• 访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。
• 支持对聚合对象的多种遍历。
• 为遍历不同的聚合结构提供一一个统一的接 口。

中介者模式（Mediator）

意图：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。

结构图：

适用于：

• 一组对象以定义良好但是复杂的方式进行通信，产生的相互依赖关系结构混乱且难以理解
• 一个对象引用其他很多对象并且直接与这些对象通信，导致难以复用该对象
• 想定制一个分布在多个类中的行为，而又不想生成太多的子类
• 欲使一个后端数据模型能够被多个前端用户界面连接

备忘录模式（Memento）

意图：在不破坏封装性的前提下捕获一个对象的内部状态，并在对象之外保存这个状态。这样以后就可以将对象回复到原先保存的状态。

结构图：

适用于：

• 必须保存一个对象在某一个时刻的(部分)状态，这样以后需要时它才能恢复到先前的状态。
• 如果一个用接口来让其他对象直接得到这些状态，将会暴露对象的实现细节并破坏对象的封装性。

观察者模式（Observer）

意图：定义对象间的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。

结构图：

适用于：

• 当一个抽象模型有两个方面是，其中一个方面依赖于另一个方面。将这两者封装在独立地对象中以使它们可以各自独立地改变和复用
• 当对一个对象的改变需要同时改变其他对象，而不知道具体有多少对线有待改变时
• 当一个对选哪个必须通知其他对象，而它又不能假定其他对象是谁，即不希望这些对象是紧耦合的

状态模式（State）

意图：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎被修改了它的类。

结构图：

适用于：

• 一个对象的行为决定于它的状态，并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为。
• 一个操作中含有庞大的多分支的条件语句，且这些分支依赖于该对象的状态。

策略模式（Strategy）

意图：定义一系列的算法，把他们一个个封装起来，并且使它们可以相互替换。此模式使得算法可以独立于使用它们的客户而变化。

结构图：

适用于：

• 许多相关的类仅仅是行为有异。“策略”提供了一种用多个行为中的一个行为来配置一个类的方法。
• 需要使用一个算法的不同变体。例如,定义一-些反映不同空间的空间/时间权衡的算法。
• 当这些变体实现为-一个算法的类层次时，可以使用策略模式。算法使用客户不应该知道的数据。可使用策略模式以避免暴露复杂的、与算法相关的数据结构。
• 一个类定义了多种行为,并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现，将相关的条件分支移入它们各自的Strategy类中，以代替这些条件语句。

模板方法模式（Template Method）

意图：定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。Template Method使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤

结构图：

适用于：

• 一次性实现一个算法的不变的部分，并将可变的行为留给子类来实现
• 各子类中公共的行为应被提取出来并集中到一一个公共父类中，以避免代码重复。
• 控制子类扩展。模板方法旨在特定点调用“hook” 操作(默认的行为，子类可以在必要时进行重定义扩展)，这就只允许在这些点进行扩展。

访问者（Visitor）

意图：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它允许在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

结构图：

适用于：

• 一个对象结构包含很多类对象，它们有不同的接口，而用户想对这些对象实施一些依赖于其具体类的操作。
• 需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而又想要避免这些操作“污染”这些对象的类。
• 定义对象结构的类很少改变，但经常需要在此结构上定义新的操作。