23种设计模式：揭开软件设计的终极奥秘

设计模式：解构复杂系统，提升软件质量

简介

在软件开发领域，设计模式被誉为一门艺术，它是一种经过时间检验的解决方案，用于解决常见的设计问题。通过采用设计模式，开发人员可以创建更灵活、可维护和可扩展的软件系统。

设计模式的三大类

设计模式可分为三类：

• 创建型设计模式： 负责创建对象，包括工厂方法模式、抽象工厂模式和单例模式。
• 结构型设计模式： 用于组织和组合对象，包括适配器模式、装饰器模式和代理模式。
• 行为型设计模式： 定义对象之间的交互方式，包括策略模式、观察者模式和命令模式。

常见设计模式一览

下表列出了23种常见的设计模式，包含其类型、定义和示例代码链接：

名称	类型	定义	示例代码
工厂方法模式	创建型	定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。	链接
抽象工厂模式	创建型	提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类。	链接
单例模式	创建型	确保一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局点。	链接
建造者模式	创建型	将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。	链接
原型模式	创建型	使用一个现有的对象作为模板来创建新的对象。	链接
适配器模式	结构型	将一个类的接口转换成另一个类的接口，使得原本不兼容的类可以一起工作。	链接
装饰器模式	结构型	动态地将责任附加到对象上，提供比继承更灵活的扩展方式。	链接
代理模式	结构型	为另一个对象提供一个替代或占位符，控制对该对象的访问。	链接
桥接模式	结构型	将抽象部分与实现部分分离，使得它们可以独立变化。	链接
组合模式	结构型	将对象组合成树形结构，表示“部分-整体”的层次结构。	链接
外观模式	结构型	为子系统提供一个统一的接口，简化子系统的使用。	链接
享元模式	结构型	利用对象池来减少对象数量，降低内存占用并提升性能。	链接
代理模式	行为型	为一个对象提供一个代理或替代，控制对该对象的访问。	链接
策略模式	行为型	定义一系列算法，将它们封装起来并使它们可以相互替换，让算法独立于使用它的客户变化。	链接
观察者模式	行为型	定义对象之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会得到通知并自动更新。	链接
命令模式	行为型	将一个请求封装成一个对象，以便使用不同的请求队列或日志来参数化其他对象，还支持可撤销的操作。	链接
迭代器模式	行为型	提供一种方法来访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。	链接
中介者模式	行为型	定义一个中介对象来集中对象之间的通信，使得对象不需要显式地相互引用，降低耦合并简化交互。	链接
状态模式	行为型	允许一个对象在其内部状态发生改变时改变它的行为，对象的行為取決於它的狀態。	链接
模板方法模式	行为型	定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变算法结构的情况下重新定义算法的某些步骤。	链接
访问者模式	行为型	使您能够对一组对象中的每个对象应用相同的操作，而无需了解它们的具体类。	链接
责任链模式	行为型	使多个对象都有机会处理请求，避免请求的发送者和接收者之间的耦合。	链接
解释器模式	行为型	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，该解释器使用该表示来解释语言中的句子。	链接

为何使用设计模式？

采用设计模式有许多好处，包括：

• 代码可读性： 设计模式使用清晰且易于理解的命名约定，让代码更易于阅读和维护。
• 可维护性： 设计模式提供了一种可重复使用的解决方案，简化了代码更改和更新。
• 可扩展性： 设计模式使系统更易于扩展，因为它提供了可重复使用的组件，可根据需要轻松添加或修改。
• 灵活性： 设计模式允许开发人员在不同的情况下使用相同的解决方案，这提高了代码的灵活性。
• 代码重用： 设计模式允许开发人员重用代码片段，从而减少开发时间并提高代码质量。

常见问题解答

1. 如何选择合适的模式？

选择合适的模式取决于具体的需求和上下文。仔细考虑问题的性质、对象之间的交互以及所需的灵活性水平。

2. 我必须掌握所有模式吗？

不，这不是必须的。专注于学习一些最常见和有用的模式，随着时间的推移逐步扩展您的知识。

3. 设计模式会降低性能吗？

不一定。虽然有些模式可能引入一些开销，但当使用得当时，它们通常可以提高性能和可维护性。

4. 设计模式是否适用于所有编程语言？

虽然设计模式通常与面向对象编程相关，但它们可以应用于任何编程范式。

5. 学习设计模式困难吗？

学习设计模式需要时间和练习。从一个或两个模式开始，并逐渐扩展您的知识库。