设计模式（Design Patterns）

设计模式（Design Patterns）是软件开发人员在软件设计过程中面临的一般性问题的解决方案。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的。设计模式的目的是为了提高代码的可重用性、可维护性、可读性、可靠性以及灵活性。设计模式不是可以直接转换成代码的成品，而是描述了在特定上下文中，一个问题的解决方案的模板。

设计模式主要被分为三大类：创建型模式（Creational Patterns）、结构型模式（Structural Patterns）和行为型模式（Behavioral Patterns）。

1. 创建型模式

创建型模式关注于对象的创建过程。它们提供了创建对象的最佳方式，特别是在创建复杂对象时。创建型模式隐藏了对象的创建逻辑，而不是通过使用 new 运算符直接实例化对象。

• 单例模式（Singleton）：确保一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点。
• 工厂方法模式（Factory Method）：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。
• 抽象工厂模式（Abstract Factory）：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。
• 建造者模式（Builder）：将一个复杂对象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。
• 原型模式（Prototype）：通过复制现有的实例来创建新的实例。

2. 结构型模式

结构型模式关注于类或对象的组合。它们采用继承以外的方法来组合接口或实现组合对象以获得新功能。结构型模式描述了如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构，就像搭积木，可以通过不同积木的组合来搭建出各种形状或功能的结构。

• 适配器模式（Adapter）：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口，使得原本接口不兼容的类可以一起工作。
• 桥接模式（Bridge）：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。
• 组合模式（Composite）：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。
• 装饰器模式（Decorator）：动态地给一个对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，装饰器模式相比生成子类更为灵活。
• 外观模式（Facade）：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，外观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。
• 享元模式（Flyweight）：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
• 代理模式（Proxy）：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

3. 行为型模式

行为型模式关注于对象之间的通信和职责的分配。行为型模式不仅描述对象或类的模式，还描述它们之间的通信模式，特别是它们之间的交互模式和处理它们职责的方式。

• 模板方法模式（Template Method）：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。
• 命令模式（Command）：将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求、队列、日志来参数化其他对象。命令模式也支持可撤销的操作。
• 迭代器模式（Iterator）：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部表示。
• 观察者模式（Observer）：定义对象间的一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态时，其所有依赖者都会得到通知并被自动更新。
• 中介者模式（Mediator）：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。
• 备忘录模式（Memento）：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。
• 访问者模式（Visitor）：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。
• 状态模式（State）：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。
• 策略模式（Strategy）：定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以相互替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户。
• 职责链模式（Chain of Responsibility）：为请求创建了一个接收者对象的链。这个对象链的每一个节点都包含对另一个对象的引用。如果一个对象不能处理该请求，那么它会把相同的请求传给链中的下一个接收者，依此类推。
• 解释器模式（Interpreter）：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，该解释器使用该表示来解释语言中的句子。

每种设计模式都适用于特定的场景，选择恰当的设计模式可以大大提高软件的质量和可维护性。