设计模式（23种）

一、分类

创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代器模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

二、详解

1. 工厂方法模式

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

工厂方法模式和简单工厂的区别：简单工厂模式的最大优点在于工厂类中包含了必要的逻辑判断，根据客户端的选择条件动态实例化相关的类，对于客户端来说，去除了与具体产品的依赖。

工厂方法模式实现时，客户端需要决定实例化哪一个工厂来实现运算类，选择判断的问题还是存在的，也就是说，工厂方法把简单工厂的内部逻辑判断移到了客户端代码来进行。你想要加功能，本来是改工厂类的，而现在是修改客户端。

2. 抽象工厂模式

提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

通常是在运行时刻再创建一个ConcreteFactory类的实例，这个具体的工厂再创建具有特定实现的产品对象，也就是说，为创建不同的产品对象，客户端应使用不同的具体工厂。

优点：最大的好处是易于交换产品系列，由于具体工厂类在一个应用中只需要在初始化的时候出现一次，这就使得改变一个应用的具体工厂变得非常容易，它只需要改变具体工厂即可使用不同的产品配置。还有，它让具体的创建实例过程与客户端分离，客户端是通过它们的抽象接口操纵实例，产品的具体类名也被具体工厂的实现分离，不会出现在客户端代码中。

所有在用简单工厂的地方，都可以考虑用反射技术来去除switch或if，解除分支判断带来的耦合。

3. 单例模式

    保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

通常我们可以让一个全局变量使得一个对象被访问，但它不能防止你实例化多个对象。一个最好的办法就是，让类自身保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他的实例可以被创建，并且它可以提供一个访问该实例的方法。

单例模式因为Singleton类封装它的唯一实例，这样它可以严格地控制客户怎样访问以及何时访问它。简单地说就是对唯一实例的受控访问。

lock是确保当一个线程位于代码的临界区时，另一个线程不进入临界区。如果其他线程试图进入锁定的代码，则它将一直等待（即被阻止），知道该对象被释放。

静态初始化的方式是在自己被加载时就将自己实例化，所以被形象地称之为饿汉式单例类。要在第一次被引用时，才会将自己实例化，所以被称为懒汉式单例类。

4. 建造者模式（生成器模式）

    将一个复杂的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

建造者模式中需要一个很重要的类，指挥者（Director），用它来控制创造过程，可用它来隔离用户与建造过程的关联。

当需要将一个复杂的对象的构建与它的标识分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示时，需要建造者模式。建造者模式可以将一个产品的内部表象与产品的生成过程分割开来，从而使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。如果使用了建造者模式，那么用户就只需要指定需要建造的类型就可以得到它们，而具体建造的过程和细节就不需要知道了。

什么时候需要使用建造者模式：主要是用于创建一些复杂的对象，这些对象内部构建间的建造顺序通常是稳定的，但对象内部的构建通常面临些复杂的变化。

建造者模式的好处就是使得建造代码与表示代码分离，由于建造者隐藏了该产品是如何组装的，所以若需要改变一个产品的内部表示，只需要在定义一个具体的建造者就可以了。

建造者模式是在当创建复杂对象的算法应该独立于该对象的组成部分以及他们的装配方式时适用的模式。

5. 原型模式

    用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

原型模式其实就是从一个对象再创建另外一个可定制的对象，而且不需要知道任何创建的细节。

一般在初始化的信息不发生变化的情况下，克隆是最好的办法，这既隐藏了对象创建的细节，又对性能是大大的提升。如同于不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态。

MemberwiseClone（）方法是这样，如果字段是值类型的，则对该字段执行逐位复制，如果字段是引用类型，则复制引用但不复制引用的对象；因此，原始对象及其副本引用同一对象。

浅复制：被复制的对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象。

深复制：把引用对象的变量指向复制过的新对象，而不是原有的被引用的对象。

6. 适配器模式

    将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

使用适配器：系统的数据和行为都正确，但接口不符时，应该考虑使用适配器，目的是使控制范围之外的一个原有对象与某个接口匹配，适配器模式主要应用于希望复用一些现存的类，但是接口又与复用环境要求不一致的情况。

何时使用适配器：使用一个已经存在的类，但如果它的接口，也就是它的方法和你的要求不相同时，就应该考虑用适配器模式。两个类所做的事情相同或相似，但是具有不同的接口时要使用它。客户端代码可以统一调用同一接口，可以更简单，更直接，更紧凑。

在双方都不太容易修改的时候在使用适配器模式适配。

7. 装饰器模式

    顾名思义，装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能，而且是【动态】的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例

8. 代理模式

    为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

代理模式应用：

远程代理:是为一个对象在不同的地址空间提供局部代表。这样可以隐藏一个对象存在于不同地址空间的事实

虚拟代理：是根据需要创建开销很大的对象，通过它来存放实例化需要很长时间的真实对象。

安全代理：用来控制真是对象访问时的权限。

智能指引：是指当调用真是的对象时，代理处理另外一些事。

9. 外观模式

    为子系统中的一组接口提供了一个一致的界面，此模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。

何时使用外观模式：首先，在设计初期阶段，应该要有意识的将不同的两个层分离，层与层之间建立外观Facade；其次，在开发阶段，子系统往往因为不断的重构演化而变得越来越复杂，增加外观Facade可以提供一个简单的接口，减少他们之间的依赖。第三，在维护一个遗留的大型系统时，可能这个系统已经非常难以维护和扩展了，但可以为新系统开发一个外观Facade类，来提供设计粗糙或高度复杂的遗留代码的比较清晰简单的接口，让新系统与Facade对象交互，Facade与遗留代码交互所有复杂的工作。

10. 桥接模式

    将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。

对象的继承关系是在编译时就定义好了，所以无法在运行时改变从父类继承的实现。子类的实现与它的父类有非常紧密的依赖关系，以至于父类实现中的任何变化必然会导致子类发生变化。当需要重用子类时，如果继承下来的实现不适合解决新的问题，则父类必须重写或被其他更适合的类替换。这种依赖关系限制了灵活性并最终限制了复用性。

合成/聚合复用原则：尽量使用合成/聚合，尽量不要使用类继承。

聚合标识一种弱的 拥有 关系，体现的是A对象可以包含B对象，但B对象不是A对象的一部分；合成则是一种强的拥有 关系，体现了严格的部分和整体的关系，部分和整体的生命周期一样。

合成/聚合复用原则好处：优先使用对象的合成/聚合将有助于你保持每个类被封装，并被集中在单个任务上。这样类和类继承层析会保持较小规模，并且不太可能增长为不可控制的庞然大物。

实现指的是抽象类和它的派生类用来实现自己的对象。

桥接模式的核心意图就是把这些实现独立出来，让他们各自地变化。这就使得每种实现的变化不会影响其他实现，从而达到应对变化的目的。

实现系统可能有多角度分类，每一种分类都有可能变化，那么就把这种多角度分离出来让它们独立变化，减少它们之间的耦合。

深入地理解了设计原则，很多设计模式其实就是原则的应用而已。

11. 组合模式

    整体与部分可以被一致对待。将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

何时使用组合模式：需求中是体现部分与整体层次的结构时，希望用户可以忽略组合对象与单个对象的不同，统一地使用组合结构中的所有对象时，就应该考虑用组合模式了。

组合模式定义了包含基本对象，组合对象的类层次结构。基本对象可以被组合成更复杂的组合对象，而这个对象又可以被组合，这样不断地递归下去，客户代码中，任何用到基本对象的地方都可以使用组合对象了。

用户是不用关心到底是处理一个叶节点还是处理一个组合组件，也就用不着为定义组合而写一些选择判断语句了。组合模式让客户可以一致地使用组合结构和单个对象。

12. 享元模式

    运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。细粒度模型通俗地讲就是将业务模型中的对象加以细分，从而得到更科学合理的对象模型，直观的说就是划分出很多对象。

享元模式可以可以避免大量非常相似类的开销。在程序设计中，有时需要生成大量细粒度的类实例来标识数据。如果能发现这些实例除了几个参数外基本上都是相同的，有时就能够受大幅度地减少需要实例化的类的数量。如果能把那些参数移到类的实例的外面，在方法调用时将它们传递进来，就可以通过共享大幅度地减少单个实例的数目。

享元模式的应用：如果一个应用程序使用了大量的对象，而大量的这些对象造成了很大的存储开销时就应该考虑使用；还有就是对象的大多数状态可以外部状态，如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象，此时可以考虑使用享元模式。

13. 策略模式

    定义了算法家族，分别封装起来，让他们可以互相替换，此模式让算法的变化，不会影响使用算法的客户

策略模式是一种定义一系列算法的方法，从概念上来看，所有这些算法完成的都是相同的工作，只是实现不同，它可以以相同的方式提调用所有的算法，减少了各种算法类与使用算法类之间的耦合

策略模式的Strategy（战略）类层次为Context定义了一系列的可供重用的算法或行为。继承有助于析取出这些算法中的公共功能

策略模式的优点是简化了单元测试，因为每个算法都有自己的类，可以通过自己的接口单独测试

当不同的行为堆砌在一个类中时，就很难避免使用条件语句来选择合适的行为。将这些行为封装在一个个独立的Strategy类中，可以在使用这些行为的类中消除条件语句

策略模式就是用来封装算法的，但在实践中，我们发现可以用它来封装几乎任何类型的规则，只要在分析过程中听到需要在不同时间应用不同的业务规则，就可以考虑使用策略模式处理这种变化的可能性。

在基本的策略模式中，选择所用具体实现的职责由客户端对象承担，并转给策略模式的Context对象。因为任何需求的变更都是需要成本的。

14. 模板方法模式

    既然用了继承，并且肯定这个继承有意义，就应该要成为子类的模板，所有重复的代买都应该要上升到父类去，而不是让每个子类都去重复。

当我们要完成在某一细节层次一致的一个过程或一系列步骤，但其个别步骤在其更详细的层次上的实现可能不同时，我们通常考虑用模板方法模式来处理。

模板方法模式：定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

模板方法模式是通过把不变行为搬移到超类，去除子类中的重复代码来体现它的优势

模板方法模式就是提供了一个很好的代码复用平台，当不变的和可变的行为在方法的子类实现中混合在一起的时候，不变的行为就会在子类中重复出现，通过模板方法模式把这些行为搬移到单一的地方，这样就帮助子类拜托重复的不变行为的纠缠。

15. 观察者模式（发布-订阅模式）

定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主体对象。这个主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。

 观察者模式特点：将一个系统分割成一系列相互协作的类有一个很不好的副作用，那就是需要维护相关对象间的一致性。但是不希望为了一致性而使各类紧密耦合，这样会给维护，扩展和重用都带来不便。

什么时候使用观察者模式：当一个对象的改变需要同时改变其他对象的时候，而且它不知道具体有多少对象有待改变时，应该考虑使用观察者模式。当一个抽象模型有两个方面，其中一方面依赖于另一方面，这时用观察者模式可以将这两者封装在独立的对象中使它们各自独立地改变和复用。

观察者模式所做的工作其实就是在解除耦合，让耦合的双方都依赖于抽象，而不是依赖于具体，从而使得各自的变化都不会影响另一边的变化。

事件委托说明：委托就是一种引用方法的类型，一旦为委托分配了方法，委托将与该方法具有完全相同的行为，委托方法的使用可以像其他方法一样，具有参数和返回值，委托可以看作是对函数的抽象，是函数的‘类’，委托的实例将代表一个具体的函数。

一个委托可以搭载多个方法，所有方法被一次唤起，它可以使得委托对象所搭载的方法并不需要属于统一个类。

委托的前提：就是委托对象所搭载的所有方法必须具有相同的原型和形式，也就是拥有相同的参数列表和返回值类型。

16. 迭代器模式

    提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。

当需要访问一个聚集对象，而且不管这些对象是什么都需要遍历的时候，就应该考虑用迭代器模式。需要对聚集有多种方式遍历时，可以考虑用迭代器模式。为遍历不同的聚集结构提供如开始，下一个，是否结束，当前哪一项等统一的接口。需要对聚集有多种方式遍历时，可以考虑用迭代器模式。

迭代器模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可以让外部代码透明地访问集合内部的数据。

17. 责任链模式

    使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接受者之间的耦合关系。将这个对象炼成一条链，并沿着这条链传递该请求，知道有一个对象处理它为止。

责任链的好处：当客户提交一个请求时，请求是沿着链传递直至有一个ConcreteHandler对象负责处理它。这使得接受者和发送者都没有对方的明确信息，且链中的对象自己也并不知道链的结构。结果是职责链可简化对象的相互连接，它们仅需保持一个指向其后继者的引用，而不需保持它所有的候选接受者的引用。

可以随时地增加或修改处理一个请求的结构。增强了给对象指派职责的灵活性。

注：一个请求极有可能到了链的末端都得不到处理，或者因为没有正确配置而得不到处理。

18. 命令模式

    将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。

行为请求者与行为实现者的紧耦合，对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作

命令模式作用：第一，它能较容易地设计一个命令队列；第二，在需要的情况下，可以较容易地将命令记入日志；第三，允许接收请求的一方决定是否要否决请求。第四，可以容易地实现对请求的撤销和重做；第五，由于加进新的具体命令类不影响其他的类，因此增加新的具体命令类很容易。最关键的是命令模式把请求一个操作的对象与知道怎么执行一个操作的对象分隔开。

敏捷开发原则告诉我们，不要为代码添加基于猜测的，实际不需要的功能。如果不清楚一个系统是否需要命令模式，一般就不着急去实现它，事实上，在需要的时候通过重构实现这个模式并不困难，只要在真正需要如撤销/恢复操作等功能时，把原来的代码重构为命令模式才有意义。

19. 备忘录模式

    在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。

好处：要保存的细节给封装在了Memento中了，哪一天要更改保存的细节也不用影响客户端了。Memento模式比较适合于功能比较复杂的，但需要维护记录属性历史的类，或者需要保存的属性只是众多属性 中的一小部分时，Originator可以根据保存的Memento信息还原到前一状态。

如果某个系统中使用命令模式时，需要实现命令的撤销功能，那么命令模式可以使用备忘录模式来存储可撤销操作的状态。使用备忘录可以把复杂的对象内部信息对其他的对象屏蔽起来。

当角色的状态改变的时候，有可能这个状态无效，这时候就可以使用暂时存储起来的备忘录将状态复原。

20. 状态模式

    当一个对象的内在状态改变时允许改变其他行为，这个对象看起来像是改变了其类。

面向对象设计其实就是希望做到代码的责任分解。状态模式主要解决的是当控制一个对象状态转换的条件表达式过于复杂时的情况，把状态的判断逻辑转移到标识不同状态的一系列类当中，可以把复杂的判断逻辑简化。如果判断很简单，那就没必要用状态模式了。

状态模式好处：将与特定状态相关的行为局部化，并且将不同状态的行为分割开来。将特定的状态相关的行为都放入一个对象中，由于所有与状态相关的代码都存在于某个ConcreteState中，所以通过定义新的子类可以很容易地增加新的状态和转换。也就是为了消除庞大的条件分支语句，状态模式通过把各种状态转移逻辑分布到State的子类之间，来减少相互间的依赖。

什么时候考虑使用状态模式：当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为时，就可以考虑使用状态模式。

21. 访问者模式

    表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

访问者模式适用于数据结构相对稳定的系统。它把数据结构和作用于结构上的操作之间的耦合解脱开，使得操作集合可以相对自由地演化。

访问者模式的目的是要把处理从数据结构分离出来，这样的系统有比较稳定的数据结构，，又有易于变化的算法的话，使用访问者模式就是比较合适的，因为访问者模式使得算法操作的增加变得容易。

访问者模式的优点是增加新的操作很容易，因为增加新的操作就意味着增加一个新的访问者。访问者模式将有关的行为集中到一个访问者对象中。

访问者的缺点其实也就是使增加新的数据结构变得困难了。

22. 中介者模式（调停者模式）

尽管将一个系统分割成许多对象通常可以增加其可复用性，但是对象间相互连接的激增又会降低其可复用性了。大量的连接使得一个对象不可能在没有其他对象的支持下工作，系统表现为一个不可分割的整体，所以，对系统的行为进行任何较大的改动就十分困难了。

中介者模式：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。

中介者模式很容易在系统中应用，也很容易在系统中误用。当系统出现了 多对多 交互复杂的对象群时，不要急于使用中介者模式，而要先反思你的系统在设计上是不是合理。

中介者模式优点：Mediator的出现减少了各个Colleague的耦合，使得可以独立地改变和复用各个Colleague类和Mediator，由于把对象如何协作进行了抽象，将中介作为一个独立的概念并将其封装在一个对象中，这样关注的对象就从对象各自本身的行为转移到它们之间的交互上来，也就是站在一个更宏观的角度去看待系统。

由于ConcreteMediator控制了集中化，于是就把交互复杂型变为了中介者的复杂性，这就使得中介者会变得比任何一个ConcreteColleague都复杂。

中介者模式一般应用于一组对象以定义良好但是复杂的方式进行通信的场合，以及想定制一个分布在多个类中的行为，而又不想生成太多的子类的场合。

23. 解释器模式

    给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

如果一种特定的问题发生的频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子，这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决该问题。

解释器模式好处：当有一个语言需要解释器执行，并且你可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树时，可使用解释器模式。用了解释器模式，就意为着可以很容易地改变和扩展文法，因为该模式使用类来表示文法规则，你可使用继承来改变或扩展该文法。也比较容易实现文法，因为定义抽象语法树中各个节点的类的实现大体类似，这些类都易于直接编写。

解释器的不足：解释器模式为文法中的每一条规则至少定义了一个类，因此包含了许多规则的文法可能难以管理和维护。建议当文法非常复杂时，使用其他的技术如语法分析或编译器生成器来处理。

文章参考于：http://blog.csdn.net/baidu_29160297/article/details/49435373