GOF23种设计模式
GOF 23种设计模式
GOF（Gang of Four）提出的23种设计模式是面向对象软件设计的经典解决方案，分为创建型、结构型、行为型三大类。以下从核心思想、典型场景、优缺点三方面详解每种模式：
一、创建型模式（5种）
核心：解耦对象的创建与使用，提升灵活性和复用性。
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单例模式（Singleton）
- 作用：确保一个类仅有一个实例，提供全局访问点。
- 场景：数据库连接池、日志管理器、全局配置。
- 优点：减少内存开销；缺点：可能引入全局状态，扩展性差。
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工厂方法模式（Factory Method）
- 作用：定义对象创建接口，由子类决定具体实例化类。
- 场景：动态扩展产品类型（如不同数据库驱动）。
- 优点：支持开闭原则；缺点：新增产品需新增子类。
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抽象工厂模式（Abstract Factory）
- 作用：创建一系列相关对象家族（如跨平台UI组件）。
- 场景：Windows/Mac风格的按钮、文本框组合。
- 优点：保证产品兼容性；缺点：新增产品族需修改接口。
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建造者模式（Builder）
- 作用：分步骤构造复杂对象（如定制电脑配置）。
- 场景：对象构造过程复杂且需灵活组合。
- 优点：构造与表示分离；缺点：代码冗余。
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原型模式（Prototype）
- 作用：通过克隆创建新对象，避免重复初始化。
- 场景：游戏敌人复制、文档模板克隆。
- 实现：需处理深拷贝与浅拷贝问题。
二、结构型模式（7种）
核心：通过组合优化对象结构，提升系统灵活性和扩展性。
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适配器模式（Adapter）
- 作用：转换接口使不兼容类协同工作（如旧系统接口升级）。
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装饰器模式（Decorator）
- 作用：动态添加对象功能（如带日志记录的数据库操作）。
- 优点：替代继承扩展；缺点：多层装饰复杂度高。
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代理模式（Proxy）
- 作用：控制对象访问（如延迟加载、权限验证）。
- 类型：虚拟代理、保护代理、远程代理。
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外观模式（Facade）
- 作用：为复杂子系统提供统一接口（如一键启动电脑）。
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组合模式（Composite）
- 作用：统一处理整体与部分（如文件系统中的文件与文件夹）。
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享元模式（Flyweight）
- 作用：共享细粒度对象以减少内存消耗（如文本编辑器字符池）。
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桥接模式（Bridge）
- 作用：分离抽象与实现（如不同形状与颜色组合）。
三、行为型模式（11种）
核心：优化对象间交互与职责分配，提升系统协作效率。
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观察者模式（Observer）
- 作用：一对多依赖关系，状态变化时自动通知（如订单支付通知）。
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策略模式（Strategy）
- 作用：封装可互换算法族（如支付方式选择）。
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模板方法模式（Template Method）
- 作用：定义算法骨架，子类重写步骤（如冲泡咖啡与茶的通用流程）。
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责任链模式（Chain of Responsibility）
- 作用：沿处理链传递请求（如多层审批流程）。
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命令模式（Command）
- 作用：封装请求为对象，支持撤销与队列（如遥控器控制家电）。
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状态模式（State）
- 作用：对象行为随内部状态改变（如订单状态流转）。
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迭代器模式（Iterator）
- 作用：统一遍历集合元素（如树形结构遍历）。
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中介者模式（Mediator）
- 作用：封装多对象通信（如聊天室消息转发）。
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备忘录模式（Memento）
- 作用：保存与恢复对象状态（如撤销操作）。
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访问者模式（Visitor）
- 作用：在不修改结构的前提下添加操作（如文档导出为PDF/HTML）。
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解释器模式（Interpreter）
- 作用：解析特定语法规则（如正则表达式解析）。
核心原则与记忆技巧
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设计原则：SOLID原则
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记忆口诀：
- 创建型：单抽原件厂（单例、抽象工厂、原型、建造者、工厂方法）。
- 结构型：适代装外组享桥（适配器、代理、装饰器、外观、组合、享元、桥接）。
- 行为型：策略观察命令链，状态模板访问者。
应用总结
- 优先选择简单模式：如工厂方法、策略、观察者。
- 避免过度设计：仅在复杂场景（如多态交互、动态扩展）使用中介者、访问者等模式。
- 结合场景灵活运用：例如电商系统常用工厂模式（商品创建）、观察者模式（订单状态通知）。
设计模式的实际应用建议
- 避免过度使用：设计模式不是银弹，需根据场景选择。例如简单业务逻辑无需引入复杂模式。
- 结合框架特性：如Spring框架天然支持工厂模式和代理模式，可直接利用其容器管理对象。
- 关注模式组合：例如策略模式常与工厂模式结合，动态加载策略类。
扩展学习资源
- 书籍：《设计模式：可复用面向对象软件的基础》（GoF经典著作）。
- 框架实践：Spring源码中的单例、代理模式；React中的观察者模式。
- 进阶方向：架构模式（如微服务中的网关模式）、并发模式（如线程池管理）。
通过理解设计模式的核心思想与原则，开发者能更高效地应对复杂系统设计，避免“重复造轮子”。