23种设计模式

为什么使用设计模式？

1. 面临一般问题的解决方案
2. 保证代码得到可复用性
3. 让代码更加规范化，清晰化

设计模式分为三种类型

1. 创建型模式（在创建对象时封装一部分业务逻辑，而不是简单的new）
   • 工厂模式
   • 抽象工厂模式
   • 单例模式
   • 建造者模式
   • 原型模式
2. 结构型模式（更关注与对象和类之间的组合关系）
   • 适配器模式
   • 桥接模式
   • 过滤器模式
   • 组合模式
   • 装饰器模式
   • 外观模式
   • 享元模式
   • 代理模式
3. 行为型模式（更关注对象之间的通信关系）
   • 责任链模式
   • 命令模式
   • 解释器模式
   • 迭代器模式
   • 中介者模式
   • 备忘录模式
   • 观察者模式
   • 状态模式
   • 空对象模式
   • 策略模式
   • 模板模式
   • 访问者模式

自己写的一些设计模式实例

工厂模式（Factory Pattern）

作用：创建一个可以创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个工厂类

优点：

1. 一个工厂想调用一个对象，知道其名称就可以
2. 扩展性高
3. 屏蔽产品的内部实现

使用场景：

1. 日志记录器
2. 数据库访问

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

作用：创建一个相关，相互依赖对象的接口，而无须指定他们具体的类

使用场景

1. 当系统的对象是一个系列的时候使用抽象工厂模式

建造者模式（Design pattern）

作用：

1. 将一个复杂的构建表示将其分离，是的相同的构建有不同的表示

使用场景

1. 当一些基本组件不变化，而组合经常变换时
2. KFC套餐
3. Java中的StringBuilder

优点：

1. 建造者独立，易扩展

注意：与工厂模式的区别是，建造者模式更加关注零件之间的装配顺序

原型模式（prototype pattern）

框架使用：原型模式基于动态加载，在很多框架都有用到过

原理：实现了一个原型接口，改接口用于创建当前对象的克隆。直接创建对象代价比较大，因为有些对象可能与数据库进行了高代价操作，所以我们可以缓存改对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，减少对数据库的使用

使用时机：

1. 当一个对象可能各个调用者都需要修改其值的时候
2. 当需要实例化的一些对象是在类中指定的，动态加载，反射
3. 类的初始化需要消耗很多资源，需要提高性能和安全性时
4. 当不需要调用构造函数时
5. 通过new产生对象，需要繁琐的数据准备和访问权限
6. 解耦，不能让调用时都返回同一个对象，这样耦合度很高

注意：与new 对象不同的是，原型模式是通过一个现有对象的拷贝来生成新对象的，浅拷贝实现Cloneable，重写

深拷贝通过实现Serializable 读取二进制流

适配器模式（Adapter Pattern）

原理：作为两个不兼容的接口中间的桥梁，将一个接口转换为适应拧一个接口

使用实例：

1. 我国电压为220V，肯定不能给手机，电脑类的直接用，肯定需要一个插头转换器，进行电流电压的调整，插头转换器就相当于适配器
2. java中的JDBC

使用时机：

1. 系统需要使用现有的类，而此类的接口并不是所需要的
2. 有需要的修改一个正在运行的接口

优点：

1. 提高了类的复用性
2. 灵活性高
3. 方便定位bug位置，确保数据源没有问题
4. 将类的功能层次和实现层次划分开

桥接模式（bridge pattern）

原理：把抽象化与实现化解耦，类可被结构化但互补影响，通过注入实现相同接口的不同实现类，来实现接口的扩展

使用时机：

1. 在对象可能会有多种变化的情况下，需要特定的解耦

优点：

1. 抽象与实现进行分离
2. 优秀的扩展能力

缺点：

1. 如果大量使用继承会导致类的数量爆炸
2. 理解有难度，需要将系统从多个角度分离出来，对分离出来的对象进行独立变化，减少他们之间的耦合

过滤器模式（filter pattern）

原理：只是实现同一个接口，过滤一组list对象

组合模式（composite pattern）

原理：对象包含对象，把一组相似的对象当做一个单一的对象，以树形结构来组合对象

装饰器模式（decorator pattern）

原理：装饰器模式，允许向一个现有的对象添加新的功能，同时不改变它的结构，用来装饰包装先前的类

使用时机：

1. 不想增加子类的时候使用扩展类
2. 需要给类动态添加功能

优点：装饰类和被装饰类独立，不会相互耦合，动态扩展一个类的实现功能

外观模式（Facade pattern）

原理：结构性模式，隐藏系统的复杂性，向客户端提供可以访问系统的接口

优点：

1. 节点添加自由

享元模式（flyweight pattern）

作用：

1. 减少创建对象的数量，以减少内存提高性能，这种属于结构型类型
2. 享元模式会尝试重用现有同类对象，如果没有找到则会创建新对象
3. 若有大量对象可能会造成结构溢出，我们可以通用的对象提取出来，减少对象的创建

应用实例：

1. java中的String，如果有则返回，如果没有则创建
2. 数据库的线程池

注意：

1. 划分内部状态和外部状态，否则可能会引起线程不安全问题
2. 用工厂对象来控制

享元模式（proxy pattern）

原理：一个类代另一个类的功能，属于结构型模式

使用场景：

1. 在访问一个类时做一些控制
2. 远程、保护、虚拟、cache代理

应用实例：

1. window里的快捷方式
2. 火车票代售点

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）

原理：为请求创建接收者对象的链，对请求的发送者和接收者进行解耦，属于行为者模式

优点：

1. 客户只需要将请求发送到请求链上，无需关心请求的细节和请求的传递，职责链将发送者和处理者进行解耦
2. 简化了对象，使对象不知道链的结构
3. 可以通过改变链的结构，动态的新增或删除责任
4. 新增请求处理类

缺点：

1. 不能保证请求的发送者和接收者进行解耦
2. 对bug调试不那么友好

实际应用：

1. js中的冒泡事件
2. spring，jsp，servlet中的拦截器
3. 日志等级

命令模式（Command Pattern）

原理：一种数据驱动模式，属于行为型模式，以命令的形式包裹在对象中，调用对象

解释器模式（Interpreter Pattern）

作用：给一些固定文本提供解释功能

应用实例：

1. 编译器
2. 表达式计算

特点：

1. 可扩展性好
2. 可利用场景差
3. 采用递归
4. 出现了很多可替代方式

迭代器模式（Iterator Pattern）

作用：用顺序访问集合内的对象

应用实例：

1. java中的iterator

优点：

1. 它支持以不同的方式遍历一个集合对象
2. 不暴露数据的内部结构，又让外部能访问到内部数据
3. 与遍历对象List Map等脱离关系

中介者模式（mediator Pattern）

原理：用中介对象来封装一系列的对象交互，中介者对象可以使对象之间不要显式的调用，而且可以改变他们之间的交互

使用时机：

1. 多个类相互耦合

备忘录模式（Memento Pattern）

作用：在不破坏对象封装性的情况下，在对象之外保存这个对象的状态

使用时机：

1. 需要记录一个对象的内部状态时
2. 提供一个可回滚的场景

应用实例：

1. 游戏存档
2. 数据库事务管理
3. window ctrl+Z

缺点：

1. 耗用内存

观察者模式（Observer Pattern）

作用：当对象存在一对多关系时使用观察者，当一个对象被修改，会自动通知他的依赖对象

优点：

1. 将对象之间的依赖进行弱化，用于解耦
2. 创建一个触发链，可以自行定制

注意：

1. java中已经有了对观察者模式支持的类
2. 避免循环使用

状态模式（State Pattern ）

作用：

1. 对象的行为依赖他的状态，可以根据状态选择它的行为

优点：

1. 封装了转换规则
2. 可以让多个环境对象共享一个状态对象

空对象模式（Null Object Pattern ）

作用：用一个空对象取代null值

策略模式（Strategy Pattern ）

作用：

1. 一个类的行为可以在运行的时候改变，属于行为设计模式
2. 通过一列算法将对象封装起来，并且使他们可以相互替换

优点：

1. 算法可以自由切换
2. 避免使用多重条件判断
3. 扩展性好

模板模式（Template Pattern ）

原理：通过在抽象类中定义算法的骨架，将一些延迟的算法步骤放到子类中

优点：

1. 封装不变的部分，扩展可变的部分
2. 由父类控制，子类实现

访问者模式（Visitor Pattern ）

作用：

1. 对象中的元素算法可以随访问者的改变而改变
2. 将数据结构和数据进行分离

优点：

1. 优秀的扩展性和灵活性
2. 符合职责单一原则

使用场景：

1. 对象结构中对应的类很少改变，但需要在对象接口上定义新的操作