设计模式详解：创建型模式与设计原则

"设计模式定义与设计原则1" 设计模式是软件工程中经过验证的、在特定上下文中解决常见问题的模板，它们是经验的结晶，可以帮助开发者在设计时遵循最佳实践。设计模式的出现提高了代码的可读性和可维护性，同时也促进了团队间的沟通。 在设计原则中，单一职责原则（SRP）是非常基础且重要的一个。SRP指出，一个类或者模块应该只有一个引起它变化的原因，也就是说，一个类只负责一项职责。遵循SRP可以使代码更加专注，降低类之间的耦合度，提高系统的可测试性和可维护性。它是SOLID原则的一部分，SOLID代表了五个面向对象设计的基本原则，分别是单一职责原则、开闭原则、里氏替换原则、接口隔离原则和依赖倒置原则。 设计模式通常被分为三大类： 1. 创建型模式：这类模式主要关注对象的创建。例如： - 单例模式（Singleton）：确保一个类只有一个实例，提供全局访问点。它常用于配置中心、线程池等场景，避免资源的无控制创建。 - 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。它将类的实例化延迟到子类进行，提高了灵活性。 - 抽象工厂模式（Abstract Factory）：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而无需指定它们的具体类。适用于当产品族需要变化时，比如跨平台的GUI组件库。 - 建造者模式（Builder）：将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。适用于构建过程复杂，需要分开处理的场景。 - 原型模式（Prototype）：通过复制已有对象来创建新对象，减少了创建新对象的开销。适用于对象的深拷贝或大量重复创建的场景。 2. 结构型模式：关注如何将类和对象组合成更大的结构。例如： - 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，可以用来添加额外的功能或者保护真实对象。 - 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，使用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。 - 装饰模式（Decorator）：动态地给一个对象添加一些额外的职责，可以扩展对象的功能，同时保留原有的类。 - 桥接模式（Bridge）：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。 - 外观模式（Facade）：为子系统提供一个统一的接口，使得子系统更加易于使用。 - 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，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能够一起工作。 -享元模式（Flyweight）：运用共享技术有效支持大量细粒度的对象，减少内存消耗。 3. 行为型模式：关注对象之间的责任分配和交互。例如： - 模板方法模式（Template Method）：定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中，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。 - 观察者模式（Observer）：定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。 - 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，看起来像是改变了它的类。 - 命令模式（Command）：将请求封装为一个对象，以便使用不同的请求、队列请求、支持撤销/重做操作。 - 责任链模式（Chain of Responsibility）：避免将处理请求的发送者和接收者耦合在一起，使得多个对象都有可能处理请求，沿着链传递，直到有对象处理为止。 - 访问者模式（Visitor）：在不改变类的前提下，增加对类的操作。 - 迭代器模式（Iterator）：提供一种方法顺序访问聚合对象的元素，而又不暴露其底层表示。 - 中介者模式（Mediator）：用一个中介对象来封装一系列的对象交互，降低对象之间的耦合度。 - 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，以便以后恢复对象的状态。 这些模式并不是孤立存在的，它们常常相互结合，以应对更复杂的软件设计挑战。理解并熟练运用这些模式，可以提升软件设计的质量和可维护性。