23种设计模式详解：从Factory到Observer

设计模式是软件工程中的核心概念，它们是一套经过广泛认可的最佳实践，用于解决软件开发过程中常见的问题和模式。在这篇详细的文档中，作者K_Eckel对GoF（ Gang of Four，四位大牛）提出的23种经典设计模式进行了全面的解析和讲解。以下是对这些模式的概览： 1. **创建型模式**： - **Factory模式**：允许客户端在运行时动态地创建对象，而无需指定具体类，提高了代码的灵活性和扩展性。 - **Abstract Factory模式**：提供一个接口来创建一系列相关或相互依赖的对象，这些对象都是某一特定产品家族的实例。 - **Singleton模式**：确保系统中只有一个实例存在，并提供全局访问点，适用于资源管理或单例服务。 - **Builder模式**：将构造过程与表示分离，使得构建过程易于修改和扩展。 - **Prototype模式**：通过克隆现有的对象来创建新的对象，常用于实现数据的快速复制。 2. **结构型模式**： - **Bridge模式**：将抽象部分与它的实现部分解耦，允许更换实现而不影响客户端。 - **Adapter模式**：使一个类的接口能够适应另一个不兼容接口的类，以方便重用已有的类库。 - **Decorator模式**：动态地给对象添加职责，它们可以被组合在一起形成一棵树形结构，每个对象都有自己的子对象。 - **Composite模式**：组合多个对象构成一棵树形结构，以表示部分对象的层次结构。 - **Flyweight模式**：减少系统资源的消耗，通过共享对象的大部分状态。 - **Facade模式**：提供一个简单的接口来访问复杂系统，隐藏其实现细节。 - **Proxy模式**：为其他对象提供一种代理以控制对原对象的访问，例如缓存、安全控制等。 3. **行为型模式**： - **Template Method模式**：定义算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中实现，保证了算法的一致性。 - **Strategy模式**：定义一组相关的算法，让它们之间可以互换，而无需修改客户端代码。 - **State模式**：根据对象的状态改变其行为，使得对象的行为在不同的时间具有不同的表现。 - **Observer模式**：定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态改变时，所有依赖它的对象都会得到通知并更新。 - **Memento模式**：捕获一个对象的内部状态，以便在以后恢复它。 - **Mediator模式**：定义了一个中介者对象，为各对象提供一个一致的接口，使得它们之间的通信变得更加灵活。 - **Command模式**：封装请求为对象，以便支持命令的排队和撤销。 - **Visitor模式**：将一个作用于对象结构的操作与其自身分离，使结构和操作都更加灵活。 - **Chain of Responsibility模式**：处理请求的过程中，请求逐个传递给链中的对象，直到遇到能处理该请求的对象。 - **Iterator模式**：提供一种方法顺序访问聚合对象元素，不暴露其内部表示。 - **Interpreter模式**：将编程语言的语法表示为对象，以解释和执行表达式。 4. **在开发中的体验与思考**： - 分享了如何在实际开发中应用设计模式，以及深入理解如State模式和Visitor模式的具体示例。 - 对Singleton模式进行讨论，强调其在软件架构中的作用以及选择是否使用它的考量。 总结来说，这篇文档提供了丰富的设计模式知识，不仅阐述了每种模式的原理和使用场景，还配以C++源码示例，使得理解和实践更为直观。理解并掌握这些设计模式，有助于提高软件的可维护性、可扩展性和模块化，是任何软件工程师必备的技能之一。