23種GoF設(shè)計模式概述

在前面，我們對 GoF 的 23 種設(shè)計模式進行了分類，這里先對各個設(shè)計模式的功能進行簡要介紹，以便有個大概了解。后面的章節(jié)再進行詳細介紹。

創(chuàng)建型模式

關(guān)注于怎么創(chuàng)建對象的創(chuàng)建型模式，他們將對象的創(chuàng)建與使用相互分離，對象的使用者無需關(guān)心如何創(chuàng)建對象，只知道怎么使用就行，以降低耦合度。猶如汽車使用人無需關(guān)注汽車是怎么造出來一樣，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：控制某個類只能自行生成一個可供外部全局訪問的實例。例如：Windows的窗口管理器或者任務(wù)管理器都是只有一個實例。
• 原型（Prototype）模式：將一個創(chuàng)建成本高（如：裝載大文件、初始化耗時長、CPU資源占用多等）的對象作為原型，通過對其進行復(fù)制或者克隆，來創(chuàng)建其他類似的新實例。
• 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創(chuàng)建有相同聯(lián)系的多個不同產(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：針對一個復(fù)雜對象，它的構(gòu)建需要很多步驟和部件，將這種對象拆解成多個相對簡單的構(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)雜對象。例如：快餐店的套餐，他的構(gòu)造分別由漢堡、飲料、薯條構(gòu)成，這就要求建造或制作者分別創(chuàng)建各種物品，然后返回一個完整的套餐給點餐人員。
• 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)注如何將對象和類按照某種方式一起來構(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、和用于對象結(jié)構(gòu)的組合或聚合。具有組合或聚合關(guān)系的各對象之間要比繼承關(guān)系的各對象之間的耦合度弱，這樣對象結(jié)構(gòu)要比類對象具有更低的耦合度。屬于結(jié)構(gòu)模式的7種設(shè)計模式如下：

• 橋接（Bridge）模式：該模式含有兩個類，一個抽象類和實現(xiàn)類，在抽象類中（注意，這里的抽象類不是繼承里面所說的抽象類）通過對現(xiàn)實類的引用（該引用就像橋一樣把抽象類和實現(xiàn)類連接了起來），來實現(xiàn)了抽象與實現(xiàn)分離，使它們都可以進行獨立變化。這種模式采用了組合關(guān)系，而不是繼承關(guān)系來實現(xiàn)，從而降低了抽象和實現(xiàn)這兩個可變維度的耦合度。
• 裝飾（Decorator）模式：動態(tài)地給對象增加新的狀態(tài)和行為，來使其獲得其他額外的功能。這種擴展功能的方式比采取繼承來生成子類的實現(xiàn)方式更為靈活。這種模式關(guān)鍵點是裝飾器在繼承被裝飾類的同時又包含它的實例。
• 代理（Proxy）模式：客戶端通過代理對象來間接地訪問某個復(fù)雜對象。代理在這里作為復(fù)雜對象的微型接口，起到了控制著訪問該復(fù)雜對象的功能，這些控制包括而限制、強化、驗證或修改該對象的一些特性。代理模式最常見的如一些訪問遠程服務(wù)的本地代理類。
• 外觀（Facade）模式：基于多個復(fù)雜的子系統(tǒng)的接口，在其上面提供一個更高層次的對外的一致的接口，方便這些子系統(tǒng)已被使用和訪問。例如一鍵購物，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，以此來支持大量細粒度對象的復(fù)用。
• 組合（Composite）模式：將對象進行層次結(jié)構(gòu)化組合，如樹狀層次結(jié)構(gòu)，使得用戶可以以同樣的方式對一個或者一組對象進行處理。也就是說用戶對單個對象和組合對象具有一致的訪問性。例如Windows的文件資源管理器，你可以對一個文件、一個文件夾進行同樣的操作。
• 適配器（Adapter）模式：為了解決接口的不兼容問題，將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶可以使用的另外一個接口，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，而你又不愿意對其改動，就需要使用適配器來解決這種問題。

行為型模型

行為型模式用于處理多個類或?qū)ο笾g如何交互及相互協(xié)作的問題或者說運行時的流程控制，對象職責(zé)的分配和算法控制都屬于他的處理范疇。下面11種設(shè)計模式就屬于這種類型：

• 職責(zé)鏈（Chain of Responsibility）模式：將多個具有共同接口的請求處理器對象連成一條處理鏈條，請求從鏈中第一個對象開始往后傳遞，直到請求被處理為止。報銷審批的逐級上報就是典型的例子。
• 命令（Command）模式：將請求封裝成命令對象來解耦請求發(fā)出者與執(zhí)行者之間的關(guān)系。餐廳點餐就是一個具體的例子，菜單時命令，廚師時接收者，服務(wù)員或者顧客就是命令發(fā)出者。
• 觀察者（Observer）模式：一個對象和一個或多個對象之間存在著依賴關(guān)系，當這個對象狀態(tài)發(fā)生改變時，相關(guān)依賴的對象就會自動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)品價格的變動與客戶的關(guān)系。
• 中介者（Mediator）模式：建立一個中間人來處理多個對象之間的相互交互。這樣各對象都變成了跟中間人交互，而不是對象之間的相互交互。這樣可以降低對象間的耦合度，使原有對象之間不必直接相互引用。就如一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變成了一個星狀結(jié)構(gòu)，彼此間依賴減少。例如微信群就是一個典型的中介者例子，所有群員可以通過微信群之間相互交互，而不是彼此之間進行。
• 狀態(tài)（State）模式：針對有狀態(tài)的對象，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)的對象在其內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時，其行為也發(fā)生了改變，從而改變了對象的行為。這種模式常見于工作流或者游戲等系統(tǒng)中。例如，經(jīng)費的批準有未辦、正在審核、正在處理、已經(jīng)完成等狀態(tài)。
• 迭代器（Iterator）模式：對于聚合對象中的集合元素，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該集合的接口。常見如圖片瀏覽應(yīng)用，其中可以通過首圖、上一張，下一張、末圖來查看圖片，就是典型的迭代器模式應(yīng)用。
• 訪問者（Visitor）模式：在不改變原有類型定義的情況下，對在已有結(jié)構(gòu)中的所有元素上定義并執(zhí)行新操作。這樣，每個元素都可以提供多種新操作，即每個元素有多個訪問者對象訪問，并對其執(zhí)行新的操作。常見如超市購買的商品，各種各樣，有的需要稱重，有的需要打包，收銀員需要對他們掃碼計價，這些不同的操作都可以通過訪問者模式來實現(xiàn)。
• 備忘錄（Memento）模式：如果要記錄某一對象的狀態(tài)變化以便在某一時刻進行恢復(fù)，則該對象就可以將其以前狀態(tài)以備忘錄（對象）方式進行封裝，并將備忘錄對象交給備忘錄管理器進行管理存放，以便后續(xù)使用。我們常見的撤銷（Undo)就是這種方式實現(xiàn)。
• 策略（Strategy）模式：很多時候，對于給定的問題有很多種算法或者策略來解決。為了避免將這些所有算法以條件分支語句放在宿主類中，我們可以將每個算法抽離出來形成一個具有類，所有這些算法都繼承或?qū)崿F(xiàn)一個同樣的抽象類或接口，并用一個上下文環(huán)境類對其各算法或策略進行選擇和持有，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組織。
• 解釋器（Interpreter）模式：用于解釋用一種語言或者表示法定義的指令或語句。類似于編譯器來解釋代碼。
• 模板方法（Template Method）模式：一個動作的算法由多個步驟按照固定結(jié)構(gòu)組成，而其中一些步驟的實現(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)庫加載數(shù)據(jù)的過程：連接、獲取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、關(guān)閉連接，這個過程對于從數(shù)據(jù)庫中獲取任何數(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)對于不同的業(yè)務(wù)，他的實現(xiàn)細節(jié)是不一樣的。