设计模式

概述

设计模式是软件工程中针对特定问题的一套可复用、通用、经过验证的设计解决方案。它们并不是直接的代码实现，而是一种可遵循的思想和结构模板，帮助开发者在面对系统复杂性、模块解耦、扩展性设计等问题时，能够遵循最佳实践进行架构设计。设计模式强调高内聚、低耦合、面向接口编程、开放封闭原则等核心理念，使系统更具可维护性、可读性、可扩展性与可复用性。它们提升了团队协作效率和代码质量，也促进了设计思维的统一，降低了沟通成本。理解和合理运用设计模式，有助于构建更优雅、灵活、可演进的软件系统。

原则

🔹 1. 单一职责原则（SRP，Single Responsibility Principle）

定义： 一个类应该只有一个引起它变化的原因（即只承担一种职责）。

目的： 降低类的复杂性，提高可读性、可维护性。 举例： 把“打印订单”和“保存订单”分成两个类，而不是写在一个类中。

🔹 2. 开闭原则（OCP，Open/Closed Principle）

定义： 软件实体（类、模块、函数）应该对扩展开放，对修改关闭。

目的： 在不修改已有代码的前提下，通过扩展实现新功能。 实现方式： 依赖抽象，多用接口和抽象类，少改具体实现。

🔹 3. 里氏替换原则（LSP，Liskov Substitution Principle）

定义： 子类对象必须能够替换其父类对象，且行为保持一致。

目的： 保证继承的正确性和复用性，避免继承破坏程序逻辑。 例子： 如果 Bird 有 fly() 方法，Penguin 不能继承 Bird，因为企鹅不会飞。

🔹 4. 依赖倒置原则（DIP，Dependency Inversion Principle）

定义： 高层模块不应该依赖底层模块，二者都应依赖其抽象。

目的： 降低模块之间的耦合性。 实现方式： 多使用接口或抽象类，具体实现注入（如构造器注入、IOC）。

🔹 5. 接口隔离原则（ISP，Interface Segregation Principle）

定义： 使用多个专门的接口，而不是一个通用的“大而全”接口。

目的： 减少类对接口不需要部分的依赖。 例子： Printer 接口不应该强制实现 scan()，FaxMachine 应该有自己的接口。

🔹 6. 迪米特法则（LOD，Law of Demeter）

定义： 即最少感知原则，一个对象应该对其他对象有最少的了解。

目的： 降低对象之间的耦合，提高模块独立性。 实现方式： 尽量避免链式调用（如 a.getB().getC().doSomething()）。

🔹 7. 合成复用原则（CRP，Composite Reuse Principle）

定义： 优先使用“组合/聚合”而不是继承来达到复用目的。

目的： 降低类之间的耦合，提高系统的灵活性。

总结记忆：

单一职责要清晰，开闭原则易扩展； 里氏替换保行为，依赖倒置靠接口； 接口隔离重精简，最少知道降耦合； 合成复用不继承，灵活解耦更安全。

分类

创建型模式

目的：关注对象的创建方式，封装实例化逻辑，使系统与对象的创建解耦，提高灵活性。

模式名	简要说明
单例模式（Singleton）	保证一个类只有一个实例，并提供全局访问点。常用于配置、线程池等共享资源。
工厂方法模式（Factory Method）	定义一个创建对象的接口，由子类决定实例化哪个类，延迟到子类实现。
抽象工厂模式（Abstract Factory）	提供一系列相关或相互依赖对象的创建接口，而无需指定它们具体的类。
建造者模式（Builder）	将一个复杂对象的构建与其表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示。
原型模式（Prototype）	通过复制现有实例来创建新对象，避免重复创建成本高的对象。

结构型模式

目的： 关注类与对象的组合方式，解决模块之间的耦合问题，提高代码复用性和灵活性。

模式名	简要说明
适配器模式（Adapter）	将一个类的接口转换为客户端期望的另一个接口，实现接口兼容。
桥接模式（Bridge）	将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化，解耦抽象与实现。
装饰器模式（Decorator）	动态地为对象添加功能，替代继承的方式扩展功能。
代理模式（Proxy）	为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
外观模式（Facade）	提供一个统一接口，隐藏子系统的复杂性，对外提供简洁接口。
组合模式（Composite）	将对象组合成树形结构，使客户端对单个对象与组合对象的使用一致。
享元模式（Flyweight）	通过共享技术有效地支持大量细粒度对象，减少内存使用。

行为型模式

目的： 关注对象之间的职责分配与通信方式，解决对象协作过程中的耦合与扩展问题。

模式名	简要说明
观察者模式（Observer）	一对多依赖关系，当一个对象状态改变时，通知所有依赖它的对象。
策略模式（Strategy）	定义一系列算法，把它们封装起来并使它们可以相互替换。
模板方法模式（Template Method）	定义算法骨架，子类可覆盖具体步骤而不改变结构。
责任链模式（Chain of Responsibility）	将请求沿着链传递，直到某个处理者处理它。
命令模式（Command）	将请求封装成对象，使参数化执行请求、排队请求成为可能。
状态模式（State）	允许对象在内部状态改变时改变行为，看起来像修改了其类。
访问者模式（Visitor）	封装对结构中各元素的操作，使其可以在不修改结构的前提下定义新操作。
中介者模式（Mediator）	用中介对象封装一组对象的交互，避免对象间显式引用。
解释器模式（Interpreter）	给定语言定义一个解释器，解释语言中的句子。
迭代器模式（Iterator）	提供一种方法顺序访问集合对象的元素而不暴露内部结构。
备忘录模式（Memento）	保存对象状态以便恢复，常用于撤销操作。

总结对比

分类	关注点	特点
创建型	如何创建对象	解决复杂对象创建与解耦问题
结构型	如何组织类/对象结构	解决类与类之间的组合、接口适配、封装等
行为型	对象如何交互协作	解决对象职责划分、交互流程、通信方式等问题