设计模式分类介绍

一、设计模式设计模式是描述了一个一段重复发生的问题以及改问题的解决方案的核心。这样就可以一次又一次的使用该方案而不必做重复劳动。设计模式的核心在于提供了相关问题的解决方案是的人们可以更简单方便的服用成功的设计和体系结构。设计模式的四个基本要素模式名称问题应该在何时使用解决方案设计内容效果模式应用的效果设计模式分三类创建型模式主要是处理创建对象结构型模式主要是处理类和对象的组合行为型模式主要是描述类或者对象的交互行为。二创建型模式创建型设计模式是一种用于创建对象的设计模式它旨在提供一种创建对象的灵活和可重用的方法。这些模式将对象的创建与其使用客户端代码的分离并通过共享复杂对象的创建过程来提高性能和代码复用性。创建型设计模式定义记忆关键字抽象工厂模式提供一个接口可以创建一系列相关或相互依赖的对象而无需制定它们具体的类抽象接口构建器模式将一个复杂类的表示与其构造相分离使得相同的构建过程能够得出不同的表示类和构造分离工厂方法模式定义一个创建对象的接口但由子类决定需要实例化哪一个类。使得子类实例化过程推迟子类决定实例化原型模式用原型实例指定创建对象的类型并且通过拷贝这个原型来创建新的对象原型实例拷贝单例模式保证一个类只有一个实例并提供一个访问它的全局访问点唯一实例抽象工程模式抽象工厂模式是一种创建型设计模式它提供了一个接口用于创建相关或依赖对象的家族而不需要明确指定具体类。下面是一个使用Java语言实现抽象工厂模式的案例首先我们定义一个抽象工厂接口AbstractFactory用于创建产品对象的方法public interface AbstractFactory { ProductA createProductA(); ProductB createProductB(); }然后我们定义两个产品接口ProductA和ProductBpublic interface ProductA { void operationA(); } public interface ProductB { void operationB(); }接下来我们定义两个具体工厂类实现AbstractFactory接口并实现对应的产品创建方法public class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory { Override public ProductA createProductA() { return new ConcreteProductA1(); } Override public ProductB createProductB() { return new ConcreteProductB1(); } } public class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory { Override public ProductA createProductA() { return new ConcreteProductA2(); } Override public ProductB createProductB() { return new ConcreteProductB2(); } }最后我们实现具体产品类分别实现ProductA和ProductB接口public class ConcreteProductA1 implements ProductA { Override public void operationA() { System.out.println(ConcreteProductA1 operationA); } } public class ConcreteProductA2 implements ProductA { Override public void operationA() { System.out.println(ConcreteProductA2 operationA); } } public class ConcreteProductB1 implements ProductB { Override public void operationB() { System.out.println(ConcreteProductB1 operationB); } } public class ConcreteProductB2 implements ProductB { Override public void operationB() { System.out.println(ConcreteProductB2 operationB); } }使用抽象工厂模式的场景是在需要创建一组相关或依赖的对象时。例如假设我们有一个图形界面库它支持多种操作系统如Windows、MacOS并且每种操作系统都有自己的一套界面组件如按钮、文本框。我们可以使用抽象工厂模式来创建不同操作系统下的界面组件。具体代码如下public interface Button { void render(); void onClick(); } public interface TextField { void render(); void onInput(); } public interface GUIFactory { Button createButton(); TextField createTextField(); } public class WindowsButton implements Button { Override public void render() { System.out.println(WindowsButton render); } Override public void onClick() { System.out.println(WindowsButton onClick); } } public class WindowsTextField implements TextField { Override public void render() { System.out.println(WindowsTextField render); } Override public void onInput() { System.out.println(WindowsTextField onInput); } } public class MacOSButton implements Button { Override public void render() { System.out.println(MacOSButton render); } Override public void onClick() { System.out.println(MacOSButton onClick); } } public class MacOSTextField implements TextField { Override public void render() { System.out.println(MacOSTextField render); } Override public void onInput() { System.out.println(MacOSTextField onInput); } } public class WindowsGUIFactory implements GUIFactory { Override public Button createButton() { return new WindowsButton(); } Override public TextField createTextField() { return new WindowsTextField(); } } public class MacOSGUIFactory implements GUIFactory { Override public Button createButton() { return new MacOSButton(); } Override public TextField createTextField() { return new MacOSTextField(); } } public class Application { public static void main(String[] args) { // 创建Windows风格的GUI组件 GUIFactory windowsFactory new WindowsGUIFactory(); Button windowsButton windowsFactory.createButton(); windowsButton.render(); // 创建MacOS风格的GUI组件 GUIFactory macOSFactory new MacOSGUIFactory(); TextField macOSTextField macOSFactory.createTextField(); macOSTextField.render(); } }在上述示例中WindowsGUIFactory和MacOSGUIFactory分别实现了GUIFactory接口用于创建Windows和MacOS风格的GUI组件。通过调用对应工厂的createButton()和createTextField()方法可以实例化对应的Button和TextField对象并调用其方法。抽象工厂模式适用于以下场景当希望为一组相关或依赖的对象提供一个统一的接口时可以使用抽象工厂模式。当一个系统要独立于其产品的创建、组合和表示时可以使用抽象工厂模式。当一个系统需要多个系列的产品并且客户端只使用其中的一系列产品时可以使用抽象工厂模式。构建器模式将一个复杂类的表示与构造相关分离使得相同的构建过程能够得出不同的表示工厂方法模式定义一个创建对象的接口但有子类决定需要实例化哪一个类使得子类实例化过程推迟原型模式用原型实例指定创建对象的类型并且通过拷贝这个原型来创建新的对象单例模式保证一个类只有一个实例并提供一个访问它的全局访问点三结构型模式结构性设计模型是一种软件设计模型用于描述软件系统的组织结构和各个组成部分之间的关系。它关注的是系统的静态结构包括系统的组件、模块、类和它们之间的关系。结构性设计模型帮助开发人员和设计师理解系统的组织结构和各个组成部分之间的关系从而更好地进行系统设计和开发工作。机构型设计模式定义记忆关键字适配器模式将一个类的接口转换成用户希望得另一种接口。它使得原本不相容的接口得以协同工作转换兼容接口桥接模式将类的抽象部门和它的实现部分分离开来使它们可以独立的变化抽象和实现分离组合模式将对象组合成树型结构以表示“整体-部分”的层次机构使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性整体-部分树形结构装饰模式动态的给一个对象添加一些额外的职责它提供了用子类扩展功能的一个灵活的替代比派生一个子类更加灵活附加职责外观模式定义一个高层接口为子系统的一组接口提供一个一致的外观从而简化了该子系统的使用对外统一接口享元模式提供支持大量细粒度对象共享的有效方法细粒度共享代理模式为其他对象提供一种代理以控制这个对象的访问代理控制四行为型模式行为型设计模式是一种设计模式用于处理对象之间的通信和协作。它们关注的是对象的责任和行为以及如何将这些行为分配给不同的对象。行为型设计模式定义记忆关键字指责链模式通过给多个对象处理请求的机会减少请求的发送者与接收者之间的耦合。将接收对象链接起来在链中传递请求直到有一个对象处理这个请求传递请求责任链接命令模式将一个请求封装为一个对象从而可以用不通的请求对客户进行参数化将请求排队或记录请求日志支持可撤销的操作日志记录可嘲笑解释器模式给定一种语言定义它的文法表示并定义一个解释器该解释器用来根据文法表示解释语言中的句子解释器虚拟机迭代器模式提供一种方法来顺序访问一个聚合对象中的各个元素而不需要暴露该对象的内部表示顺序访问不暴露内部中介者模式用一个中介对象来封装一系列的对象交互。它使个对象不需要显式地相互调用。从而达到低耦合还可以独立的改变对象间的交互不直接引用备忘录模式在不破坏封装行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从而可以在以后将该对象恢复到原先保存的状态保存恢复观察者模式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所有依赖于它们的对象都得倒通知并自动通知通知自动更新状态模式允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为状态变成类策略模式定义一系列算法把他们一个个封装起来并且使它们之间可相互替换从而让算法可以独立于使用它的用户而变化算法替换模版方法模式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一个算法的结构即可重新定义算法的某些特定步骤算法骨架重新定义算法步骤访问者模式表示一个作用于某些对象结构中的各元素的操作使得在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的操作数据和操作分离