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快速理解24种设计模式

news 来源：原创 2025/5/17 9:52:33

简单工厂模式

建立产品接口类，规定好要实现方法。

建立工厂类，根据传入的参数，实例化所需的类，实例化的类必须实现指定的产品类接口

创建型

单例模式Singleton

保证一个类只有一个实例，并提供一个访问他它的全局访问点

懒汉式：调用获取单例方法，才进行实例化

饿汉式：类初始化时即生成了实例

工厂方法模式Factory（类）

定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化那一个类

在简单工厂模式的基础上，将工厂也进行抽象，工厂类实现工厂接口。工厂接口只对指定的一个产品进行实例化。

抽象工厂模式Abstract Factory

提供一个创建一系列相关或互相依赖对象的接口，而无需指定他们的具体类

在简单工厂方法模式的基础上，对工厂接口进行扩展，接口中可以定义多个方法，每个方法产生不同产品类的实例。

原型模式Prototype

用原型实例指定创建的对象种类，并复制原型中的属性给新创建的对象

即类中实现克隆自己的方法，供外部调用。

但是现在很多高级语言已经自带了clone方法，可以克隆对象，那么原型模式还有什么用呢。这是因为有时候语言中自带的clone方法存在一定的局限性。

以java为例，java中的clone，克隆出的新对象中的引用类型属性，是对原对象中属性的引用，他们内存地址是相同的。如果对克隆对象的属性进行操作，可能会修改原对象的信息。这个时候我们就需要重新实现clone，实现真正的克隆。这就要求参与功能的类都需要实现克隆接口

详解Java中的clone方法 -- 原型模式_java clone-CSDN博客这篇文章对这个问题进行了详细的说明

建造者模式Builder

将一个复杂对象的构建与他的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示

也叫生成器模式，当类的初始化过程需要设置很多属性且过程复杂时，一次性把所有参数传入构造函数中显得非常不优雅。我们可以把这些属性的设置过程拆分到各个个方法中去，每个方法中设置属性后，返回类本身。这样，在使用时我们可以以链式操作的形式配置参数和调用方法。yii2框架中的query操作就是典型的使用。
以上属于是建造者模式的进阶模式，在方法层面就实现了建造者模式。如果严格按照建造者模式的类图，则是在类层面实现建造者模式，如下

当创建了一个建造者类B1，他的BuilderPart方法中，调用了Product的F1,F2方法设置了属性，我们就获取了一个拥有F1，F2状态的product对象。

当我们想要获取一个设置了F2,F3属性的product对象时，就需再在创建一个建造者类。符合开闭原则。

结构型

组合模式Composite

把对象组合成树形结构，以表示“整体-部分”的层次结构，使单个对象与组合对象的使用具有一致性

主要解决整体和部分的关系。比如全国人口统计，每个省，每个市，每个县都需要完成各自辖区的人口统计，但是实现方式不一样。统计全国人口时，不关心统计方法的内部代码，只需要拿到统计方法的值即可。

该模式基于容器实现，容器本身和传入容器的对象（即每个地区的人口统计）都要实现同一个统计接口。完成数据组合后（即往容器中加入子对象），调用容器的统计方法遍历执行列表中对象的统计方法即可，关键代码如下

适配器模式Adapter （类&对象）

将一个类的接口转换为客户希望的另一个接口。使原本因接口不兼容无法一起工作的类可以一起工作。

主要目的是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。

基本使用流程为：创建一个适配器类，类的属性为待适配的对象，类的方法为目标方法。除目标方法外，还有一个方法用于接收传入的适配对象，并赋值给待适配属性对象，然后就可以在各个目标方法中调用适配对象的对应方法

装饰器模式Decorator

无需继承，动态的给一个对象添加额外的功能

主要实现：不使用继承，对已有类的方法进行扩展和增加。

实现方式与适配器模式很相似，区别是创建的装饰器类必须实现被扩展类中的方法，这些方法中可以调用被扩展类的原有方法并进行扩展。也可以添加新的方法，实现新的功能。

代理模式Proxy

为一个对象提供一个代理，只能通过代理访问对象

代理模式与适配器模式、装饰器模式类似。不同点是，代理类中的方法只需与被代理类保持一致即可，不需增加和适配

桥接模式Bridge

将抽象部分与实现部分分离，使他们都可以独立变化

一个类存在两个（或多个）独立变化的维度，我们通过组合的方式，让这两个（或多个）维度可以独立进行扩展。通过组合关系来替代继承关系，避免继承层次的指数级爆炸。

策略模式是对算法的抽象，调用者可以根据不同的情况，自主选择不同的算法实现。桥接模式是策略模式的升级版，不仅对算法实现进行抽象，对于调用者也进行抽象，让系统扩性更好，更灵活。世界没有免费的午餐，灵活性变高了，但是复杂性也变高了，对程序员的要求也更高。

桥接模式中，可能存在多个角色，这些角色都要抽象出对应的接口供各自的角色实现，并根据需求依次作为其他角色的使用者

例如角色A实现了sendA（）方法，角色B是A的使用者，接收A并处理后，在sendB（）方法中执行A的sendA（）方法，此时A的sendA（）方法输出已经发生了改变。如果存在角色C，那么角色C就会接收B，并在自己的sendC方法中调用sendB（）方法。

这个过程中，原数据在各个角色之间被交接和处理，各个角色就像桥一样连接在一起，把数据从开始送到结束，实现了输出。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/112497289 该文章中的桥接模式代码描述的比较清晰

外观模式Facade

给系统中的一组接口提供一个高层次的调用接口，使系统更加容易使用

通过创建一个类，在类的方法中将多个功能和步骤有序的执行，外部调用时，只需要调用类的一个方法即可，不需要关心方法内部各个功能的执行顺序和关系。

这种类型的设计模式属于结构型模式，它向现有的系统添加一个接口，来隐藏系统的复杂性。不符合开闭原则，新增需求时要修改外观类

享元模式（FlyWeight）

使用共享技术支持大量细粒度对象

即连接池技术，通过维护一个对象的集合，通过集合对集合内的对象进行共享。当使用时，先查询集合内是否有可用对象，使用完毕时，释放对象（即修改对象的使用状态）

行为型

命令模式Command

将一个请求封装为一个对象，从而可以使用不同的请求对象对客户端进行参数化

命令模式与外观模式很像，都是对一系列功能进行组织和调用。不同的是，命令模式不需要将这些调用步骤封装到一个类里，可以实时添加或撤销某一步操作。类似mvc架构中的控制器，在控制器方法中可以将请求、数据、视图等功能进行组织和执行。

详细代码示例如下：

责任链模式Chain of Responsibility

使多个对象都有机会处理请求，避免发送者与接收者之间的耦合关系

责任链模式与过滤器模式类似，都是对一个对象进行一系列处理，处理类都是实现相同接口或抽象的类。不同点是，责任链模式中的处理流程是提前准备好的。每个处理类在实例化时，必须指定下一个处理对象，直到最后一个处理类时，无需再指定。一旦对象在某个处理对象中被处理，则不在进行后续的步骤。

解释器模式Interpreter （类）

针对语言或算法，定义一个解释器，用以表示语言中的句子

解释器模式类似过滤器模式，只不过侧重点不同。过滤器侧重对数据的过滤删除，而解释器则侧重对数据的解释和修改

迭代器模式Iterator

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，且不需暴露对象的内部表示

用于顺序访问集合对象的元素，其实就是工厂方法模式的具体使用。

首先定义一个迭代器接口，接口中包hasNext()和next()方法，之后实现多个迭代器类。当一个类中有集合元素，且需要迭代访问时，可以在类中创建一个getIterator()方法用于获取和返回一个迭代器对象，之后该类就可以使用返回的迭代器访问类中的集合元素了。

中介者模式Mediator

用一个中介对象封装一些列对象的交互，使其耦合松散

主要用于解决多个同类对象间的通信复杂性问题。

类似于享元模式，不同点在于中介者模式中的对象容器，可以由参与者动态添加或删除。一个参与者信息的变动，可以通过中介者类中的容器，广播给其他参与者

观察者模式Observer

定义对象间的一种一对多关系，当一个对象状态改变时，所有依赖它的对象都会得到通知

也叫发布订阅模式。类似于中介这模式，不同点在于参与者的不同。观察者模式中的参与者不再是同类的对象，而是分为订阅者和发布者。订阅者可以对观察者类中的对象容器进行操作，即订阅和取消订阅。发布者则只能使用观察者类中的发布方法，向订阅者发布消息

备忘录模式Memento

在不破坏对象封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在对象之外保存这个状态。在需要时可以将对象恢复到原先保存的状态。

也叫做快照模式，和原型模式有些类似，都是在类内部对自己的属性进行克隆操作。

不同点在于，备忘录模式中，文档类对自身属性的克隆时机不需要放在clone方法中，而是在类的某些信息发生变动时。生成的克隆对象叫做备忘录对象，这些对象需要实现一个备忘录接口，接口方法是一些对信息的读取和操作。生成备忘录对象后，需要把这些备忘录对象以栈的形式存储。当文档类进行快照读取时，从栈中依次取出备忘录对象，然后使用备忘录对象的方法读取备忘录数据。

状态模式State

允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为

其实就是工厂模式的实际应用。工厂模式中，最终结果是根据条件实例化一个类。状态模式是把生成的类传入使用的方法中，使用方法根据传入的类（即状态）不同，执行不同的工作。

策略模式Strategy

定义一系列算法把它们一个个封装起来，并且使它们可以互相替换

就是状态模式的另外一种称呼。这两个模式只是在概念的理解上稍有不同，状态模式强调的是结果的不同，策略模式强调的是过程的不同。

访问者模式Visitor

相当于升级版本的策略模式。策略模式中，根据条件变换单个调用对象，以改变原有代码的运行结果。访问者模式则是根据条件，变更访问者对象（访问者对象中包含多个调用对象），来改变代码的运行结果。以下是访问者模式类图

ElementA、B、C属于被调用对象，被调用对象中除了自身的业务方法外，都要实现一个accept方法，用于接收访问者对象，并调用访问者对象中针对该对象的方法。

访问者对象，针对每一个被调用对象都要实现一个访问方法，用于将传入的调用对象赋值给当前的访问者对象。访问者可以把接收后的调用对象就行各种扩展

客户端调用时，实例化被调用对象，然后调用accept方法把对象传入访问者。之后就可以通过访问者调用被调用对象的各个方法。更换访问者对象后，就可以实现功能的切换

模板模式Template（类）

定义一个算法骨架，将一些步骤延迟到子类中。使得子类可以不改变一个算法结果即可重定义算法的某些特定步骤

用以解决执行顺序确定，但顺序中每个节点功能不确定的问题。

比如盖房子，标准顺序是打地基、建围墙、封顶、安门窗、走水电、室内装修。盖房子时必须严格按照此顺序执行，但是各个阶段可能因为房子的不同导致工艺、材质有所不同。

这个时候我们把每个步骤抽象出来，但是房子建造的顺序在父类中实现。每个子类可以自由实现各个步骤，但是建造顺序必须继承父类。