常见二十三种设计模式

模式定义

模式是在某种情境下，针对某问题的某种解决方案。

  • 情境：是应用某个模式的情况。
  • 问题：是想在某情境下达到的目标，也可以是某情境下的约束。
  • 解决方案：是一个通用的设计用来解决约束达到目标。

分类

模式根据目标的不同可以分成三类：创建型、行为型、结构型。模式还可以根据处理的是类或对象分成两类：类模式、对象模式。

目标分类定义

  • 创建型：创建型模式涉及到将对象实例化，这列模式提供一个方法，将客户从所需要的实例化的对象中解耦。
  • 行为型：涉及类和对象如何交互分配职责。
  • 结构型：结构型模式把类或对象组合到更大的结构中。

类模式与对象模式

  • 类模式：类模式的关系是在编译时期建立的。
  • 对象模式：对象模式描述对象之间的关系，而且主要是利用组合定义。对象模式的关系通常在运行时建立，而且更加动态、更有弹性。

目标分类

  • 创建型（五种）：工厂方法、抽象工厂、生成器、原型、单例。
  • 结构型模式（7种）：适配器、桥接、组合、装饰器、外观、纯元、代理。
  • 行为型模式（11种）：责任链、命令、解释器、中介、备忘录、观察者、状态、策略、模板方法、访问者。

创建型（五种）

创建型模式涉及到将对象实例化，这列模式提供一个方法，将客户从所需要的实例化的对象中解耦。

  • 工厂方法：定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的是哪一个。工厂方法让类把实例化推迟到子类。
  • 抽象工厂（Abstract Factory）：提供一个接口，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。
  • 生成器（Builder Pattern）：封装一个产品的构造过程，并允许按步骤构造。
  • 原型（Prototype）：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些这些原型创建新的对象。即创建新对象的时候根据现有的原型来创建。
  • 单例（Singleton）：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。懒汉式（必要时才创建）和饿汉式（提前已经创建了）。懒汉式的实现有一下几种方法：
    • 双检索（DCL）：需要使用到volatile来确保初始化和分配内存指令不会重排序。（此方法在jdk1.4及以前不可用）
    • 利用ClassLoader 机制来保证初始化时只有一个线程，也就是使用内部类。
    • 使用枚举类。

结构型模式（7种）

结构型模式把类或对象组合到更大的结构中。

  • 适配器（Adapter）：将一个类的口装换为客户期望的另一个接口，适配器让原本接口不兼容的类可以合作无间。
  • 桥接（Bridge）： 将抽象部分与它的实现部分分离，使得它们都可以独立变化。
  • 组合（Composite）：将对象组成树形结构来表现“整体-部分”的层次结构。组合能让客户以一致的方式处理个别对象和对象组合。
  • 装饰器（Decorator）：动态的将责任附加到对象上。如要扩展功能，装饰器提供了比继承更有弹性的替代方案。JavaIO类使用此模式。
  • 外观（Facade）：提供了一个统一的接口用来访问子系统中的一群接口。外观定义了一个高层接口，让子系统易于使用。
  • 纯元/蝇量（Flyweight）：运用共享技术有效的支持大量细粒度的对象。也就是让某个类的一个实例能用来提供许多“虚拟实例”。Java中的Integer.valueOf就是这种模式。
  • 代理（Proxy）：为另一个对象提供一个替身或占位符以控制这个对象的访问。代理有静态代理和动态代理。

行为型模式（11种）

涉及类和对象如何交互分配职责。

  • 责任链（Chain of Responsibility）：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。
  • 命令（Command）：将“请求”封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。命令模式也支持可撤销的操作。也就是把请求封装成一个指令然后执行该指令。
  • 解释器（Interpreter）：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示来解释语言中的句子。
  • 迭代器（Iterator）：提供一种方法顺序访问一个聚合对象的各个元素，而又不暴露其内部的表示。
  • 中介（Mediator）：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，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。
  • 备忘录（Memento）：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。此模式主要用于捕获一个对象的内部状态，以便在将来的某个时候恢复此状态。
  • 观察者（Observer）：定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变时，它的所有依赖者都会受到通知并自动更新。JDK中有java.util.Observable，但是在jdk9已经不推荐使用了，支持的事件模型非常有限，并且推送消息的顺序是随机的。
  • 状态（State）：允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。
  • 策略：定义算法簇，分别封装起来，让他们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。
  • 模板方法：在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。
  • 访问者（Visitor）：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。它的目的是不改变对象的定义，但允许新增不同的访问者，来定义新的操作。GoF原始访问者模式实现了“双重分派”。