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关于设计模式

这篇文章参考了《设计模式-可复用面向对象基础》一书中提供的四人帮23种模式的快速参考，每个模式都包括类图、解释、使用说明和实际例子。

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Chain of Responsibility 责任链

目的

通过将多个接受请求的对象链接起来，使多个对象都能执行请求。

使用

• 允许多个对象处理一个请求，处理者不必是特定的对象。
• 动态决定请求的处理者。
• 请求可能最终没有被任何对象处理。

例子

在异常处理中，当一个异常被抛出时，系统会沿调用堆栈向上传递，直到找到可以处理该异常的对象。

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Command 命令

目的

封装一个请求，使其可以作为对象处理，适用于回调和异步操作。

使用

• 需要实现回调功能。
• 需要在不同时间或顺序处理多个请求。
• 需要记录请求日志。
• 请求和处理对象解耦。

例子

工作队列广泛应用于异步处理算法，通过命令模式，发起的请求可以被排队处理，系统无需关心具体实现。

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Interpreter 解释器

目的

定义语法表示和解释机制。

使用

• 语法可以表示为一棵语法树。
• 语法简单，效率不重要。
• 语法与底层解耦。

例子

冒险游戏中的命令系统，通过解释器模式实现命令的嵌套和修改。

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Mediator 调停者

目的

通过封装对象集之间的交互，实现松耦合。

使用

• 定义复杂的通信关系。
• 节省开发和维护的时间。

例子

邮件列表软件通过调停者模式实现邮件发送功能，无需关心具体接收者。

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Iterator 迭代子

目的

允许对聚集对象进行操作，而不依赖其内部实现。

使用

• 需要对聚集对象进行多次或并行遍历。
• 需要对不同聚集对象提供统一接口。

例子

Java中的迭代子模式允许遍历不同类型的集合，客户端只需与迭代子接口交互。

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Memento 备忘录

目的

存储和恢复对象内部状态。

使用

• 需要存储对象状态以备以后恢复。
• 状态不能通过暴露实现来访问。
• 保留对象边界。

例子

实现Undo功能时，通过序列化和反序列化对象状态。

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Observer 观察者

目的

当主题对象状态变化时，通知观察者。

使用

• 需要在对象状态变化时触发其他对象行为。
• 需要广播通知能力。
• 观察者代价不高。

例子

UI事件处理，如按钮点击时通知所有注册的观察者。

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Strategy 策略

目的

封装不同的算法，允许动态选择算法实现。

使用

• 类行为由运行时决定。
• 算法需要多种版本。
• 算法与数据解耦。

例子

数据验证时，通过策略模式选择不同的验证算法。

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State 状态

目的

将对象行为与内部状态绑定。

使用

• 行为受状态影响。
• 状态转换显式进行。
• 状态间需要转换。

例子

邮件对象根据状态决定是否发送或召回邮件。

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Template Method 模板方法

目的

标识算法框架，允许子类实现具体行为。

使用

• 需要算法的抽象接口。
• 子类行为一致。
• 父类统一调用子类行为。

例子

消息发送时，子类定义不同的序列化方式。

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Visitor 访问者

目的

允许运行时对一组对象执行操作，解耦对象结构和操作。

使用

• 对象结构需要多个操作。
• 操作可以变化。
• 操作必须作用于具体类。

例子

对不同地区的发票计税规则进行统一处理。

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Bridge 桥梁

目的

定义抽象角色和实现角色，通过委派解耦。

使用

• 抽象角色和实现角色在编译时解耦。
• 允许动态更换实现角色。

例子

JVM通过桥梁模式委派本地方法。

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Composite 组合

目的

将单纯元素和复合元素统一对待，方便创建对象树。

使用

• 需要创建对象树结构。
• 单纯元素和复合元素统一处理。

例子

购物车中混合单个项目和项目组。

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Decorator 装饰

目的

动态包装对象，修改其责任和行为。

使用

• 责任和行为可以动态修改。
• 实现和责任解耦。
• 不使用继承。

例子

邮件系统动态添加版权信息。

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Flyweight 享元

目的

通过重用细粒度对象，提高效率。

使用

• 对象创建代价高，存储成本高。
• 每个对象的主要状态可以外部存放。

例子

页面布局中的对话框，共享内部状态。

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Facade 门面

目的

为复杂系统提供单一接口。

使用

• 系统和子系统之间需要分层。
• 子系统实现细节隐藏。

例子

Web服务暴露复杂系统功能。

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Proxy 代理

目的

允许对对象存取控制，作为间接引用。

使用

• 控制对象的访问。
• 对象可能存在于外部。
• 动态控制访问权限。

例子

对第三方通信对象进行资源控制。

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Abstract Factory 抽象工厂

目的

提供接口，委派具体工厂创建对象。

使用

• 对象创建独立于使用系统。
• 支持多个对象族。
• 实现细节隐藏。

例子

邮件编辑器创建不同格式的主体对象。

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Factory Method 工厂方法

目的

暴露对象创建方法，允许子类控制创建过程。

使用

• 需要控制对象创建。
• 子类定义具体创建逻辑。
• 父类解耦具体实现。

例子

创建不同类型的用户对象。

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Builder 建造者

目的

允许动态创建对象，根据算法选择实现。

使用

• 算法动态替换。
• 算法和系统解耦。
• 新算法容易添加。

例子

文件传输协议选择不同的Builder。

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Prototype 原型

目的

通过克隆现有对象创建新对象。

使用

• 对象创建成本高。
• 对象结构一致。
• 克隆操作流程化。

例子

价格处理引擎的多个实例初始化。

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Singleton 单例

目的

保证系统中只有一个对象实例。

使用

• 只需一个实例。
• 控制实例访问。

例子

操作系统中的系统对象。

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这篇文章通过详细描述各大设计模式的目的、使用场景和实际例子，帮助读者理解这些模式的核心思想和应用场景。