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设计模式（Design Patterns）

web 2025/8/16 7:10:32

设计模式（Design Patterns） 是软件工程中解决常见设计问题的可复用、最佳实践方案。它们不是现成的代码，而是经过验证的设计思想模板，帮助开发者构建灵活、可维护、可扩展的软件系统。

设计模式的核心价值

复用经验：避免重复“造轮子”，直接使用行业沉淀的成熟解决方案。
标准化沟通：如“用单例模式实现”，开发者立刻理解设计意图。
解耦代码：降低模块间的依赖性，提升系统灵活性。
提高可维护性：代码结构清晰，易于修改和扩展。

设计模式的分类（23种经典模式）

根据目的可分为三类：

1. 创建型模式（Creational）

解决对象创建问题，隔离实例化过程。

单例（Singleton）：确保一个类仅有一个实例（如全局配置对象）。
工厂方法（Factory Method）：让子类决定创建哪种对象。
抽象工厂（Abstract Factory）：创建相关对象的家族（如不同风格的UI组件）。
建造者（Builder）：分步构造复杂对象（如拼装电脑）。
原型（Prototype）：通过克隆现有对象创建新对象。

2. 结构型模式（Structural）

解决类与对象组合问题，构建灵活结构。

适配器（Adapter）：让不兼容的接口协同工作（如转接头）。
装饰器（Decorator）：动态添加功能（如给咖啡加糖）。
代理（Proxy）：控制对象访问（如远程代理、缓存代理）。
外观（Facade）：简化复杂子系统的接口（如一键关闭所有设备）。
桥接（Bridge）：分离抽象与实现，使两者独立变化。
组合（Composite）：统一处理树形结构（如文件系统）。
享元（Flyweight）：共享细粒度对象，减少内存占用（如字符池）。

3. 行为型模式（Behavioral）

解决对象间职责分配与通信问题。

观察者（Observer）：一对多的状态通知（如事件监听）。
策略（Strategy）：封装算法，使其可互换（如支付方式）。
命令（Command）：将请求封装为对象（如撤销/重做操作）。
状态（State）：让对象在不同状态下行为不同（如电梯运行状态）。
模板方法（Template Method）：定义算法骨架，子类重写步骤。
迭代器（Iterator）：提供遍历集合的统一接口。
责任链（Chain of Responsibility）：让多个对象依次处理请求（如审批流程）。

示例：单例模式（Singleton）

场景：全局只需一个实例（如数据库连接池）。

public class DatabasePool {// 1. 私有静态实例private static DatabasePool instance;// 2. 私有构造方法（禁止外部new）private DatabasePool() {}// 3. 全局访问点public static synchronized DatabasePool getInstance() {if (instance == null) {instance = new DatabasePool();}return instance;}
}
// 使用：DatabasePool pool = DatabasePool.getInstance();

学习设计模式的关键原则

理解场景：模式解决什么问题？何时用？何时不用？
遵循SOLID原则：
- 单一职责（一个类只做一件事）
- 开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）
- 里氏替换（子类可替换父类）
- 接口隔离（接口尽量小而专）
- 依赖倒置（依赖抽象而非具体实现）
避免滥用：强行套用模式可能使代码更复杂。