23種GoF設(shè)計(jì)模式概述

在前面，我們對(duì) GoF 的 23 種設(shè)計(jì)模式進(jìn)行了分類，這里先對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)模式的功能進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，以便有個(gè)大概了解。后面的章節(jié)再進(jìn)行詳細(xì)介紹。

創(chuàng)建型模式

關(guān)注于怎么創(chuàng)建對(duì)象的創(chuàng)建型模式，他們將對(duì)象的創(chuàng)建與使用相互分離，對(duì)象的使用者無(wú)需關(guān)心如何創(chuàng)建對(duì)象，只知道怎么使用就行，以降低耦合度。猶如汽車使用人無(wú)需關(guān)注汽車是怎么造出來(lái)一樣，只要知道怎么使用就行。下面這5種模式就是屬于這一類。

• 單例（Singleton）模式：控制某個(gè)類只能自行生成一個(gè)可供外部全局訪問(wèn)的實(shí)例。例如：Windows的窗口管理器或者任務(wù)管理器都是只有一個(gè)實(shí)例。
• 原型（Prototype）模式：將一個(gè)創(chuàng)建成本高（如：裝載大文件、初始化耗時(shí)長(zhǎng)、CPU資源占用多等）的對(duì)象作為原型，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行復(fù)制或者克隆，來(lái)創(chuàng)建其他類似的新實(shí)例。
• 抽象工廠（Abstract Factory）模式：由繼承自抽象工廠類的具體工廠分別來(lái)創(chuàng)建有相同聯(lián)系的多個(gè)不同產(chǎn)品。例如不同的培訓(xùn)學(xué)校，可以創(chuàng)建課程和課程所用的教材。
• 建造者（Builder）模式：針對(duì)一個(gè)復(fù)雜對(duì)象，它的構(gòu)建需要很多步驟和部件，將這種對(duì)象拆解成多個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的構(gòu)成部件或者步驟，然后再根據(jù)需要分別構(gòu)建他們，直到得到該復(fù)雜對(duì)象。例如：快餐店的套餐，他的構(gòu)造分別由漢堡、飲料、薯?xiàng)l構(gòu)成，這就要求建造或制作者分別創(chuàng)建各種物品，然后返回一個(gè)完整的套餐給點(diǎn)餐人員。
• 工廠方法（Factory Method）模式：由繼承自抽象工廠類的具體工廠來(lái)決定生成什么具體產(chǎn)品。例如都屬于家具廠的沙發(fā)工廠、桌椅工廠和床廠分別生產(chǎn)沙發(fā)、桌椅和床這些家具。

結(jié)構(gòu)型模式

這種模式關(guān)注如何將對(duì)象和類按照某種方式一起來(lái)構(gòu)成新的、更大、更有效果的低耦合結(jié)構(gòu)，這種組成方式用于類結(jié)構(gòu)的繼承、和用于對(duì)象結(jié)構(gòu)的組合或聚合。具有組合或聚合關(guān)系的各對(duì)象之間要比繼承關(guān)系的各對(duì)象之間的耦合度弱，這樣對(duì)象結(jié)構(gòu)要比類對(duì)象具有更低的耦合度。屬于結(jié)構(gòu)模式的7種設(shè)計(jì)模式如下：

• 橋接（Bridge）模式：該模式含有兩個(gè)類，一個(gè)抽象類和實(shí)現(xiàn)類，在抽象類中（注意，這里的抽象類不是繼承里面所說(shuō)的抽象類）通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)類的引用（該引用就像橋一樣把抽象類和實(shí)現(xiàn)類連接了起來(lái)），來(lái)實(shí)現(xiàn)了抽象與實(shí)現(xiàn)分離，使它們都可以進(jìn)行獨(dú)立變化。這種模式采用了組合關(guān)系，而不是繼承關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而降低了抽象和實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)可變維度的耦合度。
• 裝飾（Decorator）模式：動(dòng)態(tài)地給對(duì)象增加新的狀態(tài)和行為，來(lái)使其獲得其他額外的功能。這種擴(kuò)展功能的方式比采取繼承來(lái)生成子類的實(shí)現(xiàn)方式更為靈活。這種模式關(guān)鍵點(diǎn)是裝飾器在繼承被裝飾類的同時(shí)又包含它的實(shí)例。
• 代理（Proxy）模式：客戶端通過(guò)代理對(duì)象來(lái)間接地訪問(wèn)某個(gè)復(fù)雜對(duì)象。代理在這里作為復(fù)雜對(duì)象的微型接口，起到了控制著訪問(wèn)該復(fù)雜對(duì)象的功能，這些控制包括而限制、強(qiáng)化、驗(yàn)證或修改該對(duì)象的一些特性。代理模式最常見(jiàn)的如一些訪問(wèn)遠(yuǎn)程服務(wù)的本地代理類。
• 外觀（Facade）模式：基于多個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)的接口，在其上面提供一個(gè)更高層次的對(duì)外的一致的接口，方便這些子系統(tǒng)已被使用和訪問(wèn)。例如一鍵購(gòu)物，其中訂單，送貨地址、收款等都在此一步完成，這里就用到了外觀模式。
• 享元（Flyweight）模式：根據(jù)是否隨著環(huán)境變化，區(qū)分出對(duì)象可變和不可變兩種狀態(tài)，也就是外部狀態(tài)和內(nèi)部狀態(tài)，將不變的內(nèi)部狀態(tài)作為共享部分需要實(shí)現(xiàn)的公共接口，可變的外部以參數(shù)的形式傳入方法，以此來(lái)支持大量細(xì)粒度對(duì)象的復(fù)用。
• 組合（Composite）模式：將對(duì)象進(jìn)行層次結(jié)構(gòu)化組合，如樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)，使得用戶可以以同樣的方式對(duì)一個(gè)或者一組對(duì)象進(jìn)行處理。也就是說(shuō)用戶對(duì)單個(gè)對(duì)象和組合對(duì)象具有一致的訪問(wèn)性。例如Windows的文件資源管理器，你可以對(duì)一個(gè)文件、一個(gè)文件夾進(jìn)行同樣的操作。
• 適配器（Adapter）模式：為了解決接口的不兼容問(wèn)題，將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶可以使用的另外一個(gè)接口，使得他們可以一起工作。例如，你要使用第三方組件，但是你目前系統(tǒng)中的接口跟其不同，而你又不愿意對(duì)其改動(dòng)，就需要使用適配器來(lái)解決這種問(wèn)題。

行為型模型

行為型模式用于處理多個(gè)類或?qū)ο笾g如何交互及相互協(xié)作的問(wèn)題或者說(shuō)運(yùn)行時(shí)的流程控制，對(duì)象職責(zé)的分配和算法控制都屬于他的處理范疇。下面11種設(shè)計(jì)模式就屬于這種類型：

• 職責(zé)鏈（Chain of Responsibility）模式：將多個(gè)具有共同接口的請(qǐng)求處理器對(duì)象連成一條處理鏈條，請(qǐng)求從鏈中第一個(gè)對(duì)象開(kāi)始往后傳遞，直到請(qǐng)求被處理為止。報(bào)銷審批的逐級(jí)上報(bào)就是典型的例子。
• 命令（Command）模式：將請(qǐng)求封裝成命令對(duì)象來(lái)解耦請(qǐng)求發(fā)出者與執(zhí)行者之間的關(guān)系。餐廳點(diǎn)餐就是一個(gè)具體的例子，菜單時(shí)命令，廚師時(shí)接收者，服務(wù)員或者顧客就是命令發(fā)出者。
• 觀察者（Observer）模式：一個(gè)對(duì)象和一個(gè)或多個(gè)對(duì)象之間存在著依賴關(guān)系，當(dāng)這個(gè)對(duì)象狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，相關(guān)依賴的對(duì)象就會(huì)自動(dòng)得到通知并做出相應(yīng)響應(yīng)。這種模式也叫做發(fā)布-訂閱模式。如客戶關(guān)注的熱銷產(chǎn)品價(jià)格的變動(dòng)與客戶的關(guān)系。
• 中介者（Mediator）模式：建立一個(gè)中間人來(lái)處理多個(gè)對(duì)象之間的相互交互。這樣各對(duì)象都變成了跟中間人交互，而不是對(duì)象之間的相互交互。這樣可以降低對(duì)象間的耦合度，使原有對(duì)象之間不必直接相互引用。就如一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變成了一個(gè)星狀結(jié)構(gòu)，彼此間依賴減少。例如微信群就是一個(gè)典型的中介者例子，所有群?jiǎn)T可以通過(guò)微信群之間相互交互，而不是彼此之間進(jìn)行。
• 狀態(tài)（State）模式：針對(duì)有狀態(tài)的對(duì)象，將其改變狀態(tài)的行為抽取封裝到狀態(tài)中，這樣有狀態(tài)的對(duì)象在其內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，其行為也發(fā)生了改變，從而改變了對(duì)象的行為。這種模式常見(jiàn)于工作流或者游戲等系統(tǒng)中。例如，經(jīng)費(fèi)的批準(zhǔn)有未辦、正在審核、正在處理、已經(jīng)完成等狀態(tài)。
• 迭代器（Iterator）模式：對(duì)于聚合對(duì)象中的集合元素，在不用了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，給其提供一種可以順序訪問(wèn)該集合的接口。常見(jiàn)如圖片瀏覽應(yīng)用，其中可以通過(guò)首圖、上一張，下一張、末圖來(lái)查看圖片，就是典型的迭代器模式應(yīng)用。
• 訪問(wèn)者（Visitor）模式：在不改變?cè)蓄愋投x的情況下，對(duì)在已有結(jié)構(gòu)中的所有元素上定義并執(zhí)行新操作。這樣，每個(gè)元素都可以提供多種新操作，即每個(gè)元素有多個(gè)訪問(wèn)者對(duì)象訪問(wèn)，并對(duì)其執(zhí)行新的操作。常見(jiàn)如超市購(gòu)買的商品，各種各樣，有的需要稱重，有的需要打包，收銀員需要對(duì)他們掃碼計(jì)價(jià)，這些不同的操作都可以通過(guò)訪問(wèn)者模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
• 備忘錄（Memento）模式：如果要記錄某一對(duì)象的狀態(tài)變化以便在某一時(shí)刻進(jìn)行恢復(fù)，則該對(duì)象就可以將其以前狀態(tài)以備忘錄（對(duì)象）方式進(jìn)行封裝，并將備忘錄對(duì)象交給備忘錄管理器進(jìn)行管理存放，以便后續(xù)使用。我們常見(jiàn)的撤銷（Undo)就是這種方式實(shí)現(xiàn)。
• 策略（Strategy）模式：很多時(shí)候，對(duì)于給定的問(wèn)題有很多種算法或者策略來(lái)解決。為了避免將這些所有算法以條件分支語(yǔ)句放在宿主類中，我們可以將每個(gè)算法抽離出來(lái)形成一個(gè)具有類，所有這些算法都繼承或?qū)崿F(xiàn)一個(gè)同樣的抽象類或接口，并用一個(gè)上下文環(huán)境類對(duì)其各算法或策略進(jìn)行選擇和持有，并作為客戶端的入口。例如各種排序算法就可以用這種方式來(lái)組織。
• 解釋器（Interpreter）模式：用于解釋用一種語(yǔ)言或者表示法定義的指令或語(yǔ)句。類似于編譯器來(lái)解釋代碼。
• 模板方法（Template Method）模式：一個(gè)動(dòng)作的算法由多個(gè)步驟按照固定結(jié)構(gòu)組成，而其中一些步驟的實(shí)現(xiàn)是多變的，就把這些多變的特定步驟放在子類中去重新定義。如從數(shù)據(jù)庫(kù)加載數(shù)據(jù)的過(guò)程：連接、獲取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、關(guān)閉連接，這個(gè)過(guò)程對(duì)于從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取任何數(shù)據(jù)的都是一樣固定不變的，但是獲取數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)對(duì)于不同的業(yè)務(wù)，他的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)是不一樣的。