C#版新版设计模式手册：全面解析23种设计模式

"新版设计模式手册[C#]" 设计模式是一种在特定软件设计情况下，解决常见问题的经验总结和模板，是经过验证的、通用的、重用的解决方案。设计模式通常分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。 **一．创建型模式** 1. **单件模式 (Singleton Pattern)** - 单件模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这种模式在需要控制资源的共享或者在整个应用中需要一个共享对象时非常有用。例如，日志服务、线程池或缓存管理器等。 - 应用场景包括：系统中需要一个协调不同组件的对象，且该对象需要在系统运行期间全局可用。 - 示例代码通常包括一个私有的构造函数，一个静态的私有实例变量以及一个公共的静态方法来获取实例。 2. **抽象工厂 (Abstract Factory Pattern)** - 抽象工厂模式提供了一种创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类。这使得系统可以独立于具体的产品实现进行扩展和配置。 - 适用于当系统需要一组相关产品的对象族，且这些产品都属于一个大的接口族时。 3. **建造者模式 (Builder Pattern)** - 建造者模式将复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。它允许用户只关注产品的构建过程，而不必关心具体的细节。 - 适合于创建对象的过程很复杂，或者对象的创建步骤需要多种变化的情况。 4. **工厂方法模式 (Factory Method Pattern)** - 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。 - 适用于当一个类不知道它所必须创建的对象的类，或者类想让它的子类决定实例化哪一个类时。 5. **原型模式 (Prototype Pattern)** - 原型模式通过复制现有的对象来创建新对象，而不是创建新的实例。它简化了创建对象的过程，特别是当对象的创建成本较高时。 - 适用于当需要频繁地创建和删除对象，或者类的实例化过程比较昂贵时。 **二．结构型模式** 6. **适配器模式 (Adapter Pattern)** - 适配器模式将不兼容的接口转换为客户期望的接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以协同工作。 - 当你想使用现有的类，但是其接口不符合需求时，适配器模式非常有用。 7. **桥接模式 (Bridge Pattern)** - 桥接模式将抽象部分与实现部分解耦，使得两者可以独立进行变化。它将抽象类和实现类分开，形成两个独立的继承体系。 - 当一个类的抽象和实现需要独立变化时，桥接模式是一个很好的选择。 8. **组合模式 (Composite Pattern)** - 组合模式允许你将对象组合成树形结构来表现“整体/部分”层次结构，使得用户可以一致地处理单个对象和组合对象。 - 当你需要表示对象的部分-整体层次结构，且希望用户能够忽略对象的组合细节时，可以使用组合模式。 9. **装饰模式 (Decorator Pattern)** - 装饰模式动态地给一个对象添加一些额外的职责，提供了比继承更多的灵活性。 - 当你需要在不影响其他对象的情况下，为对象添加新的功能时，装饰模式是一个好选择。 10. **外观模式 (Facade Pattern)** - 外观模式为子系统提供了一个统一的接口，使得客户端可以更简单地与其交互，而无需了解子系统的内部实现细节。 - 当你想为复杂的子系统提供一个简单的接口时，可以使用外观模式。 11. **享元模式 (Flyweight Pattern)** - 享元模式运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象，减少内存消耗。 - 在大量相似对象创建时，如果对象的大部分状态都可以外部化，享元模式可以显著减少内存占用。 12. **代理模式 (Proxy Pattern)** - 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，可以用来控制访问、增加额外功能或实现远程代理等。 - 当需要在不影响原始对象的情况下，为对象增加额外功能时，代理模式是有效的。 **三．行为型模式** 13. **职责链模式 (Chain of Responsibility Pattern)** - 职责链模式将请求的发送者和接收者解耦，使得多个对象都有可能处理一个请求，沿着链传递直到被处理。 - 当你想要将请求的发送者与接收者解耦，或者在多个对象之间分配责任时，职责链模式很有用。 14. **命令模式 (Command Pattern)** - 命令模式将请求封装为一个对象，以便使用不同的请求、队列请求、或者支持撤销操作。 - 当你需要支持命令的撤销/重做、参数化方法调用，或者将请求作为对象存储时，可以使用命令模式。 15. **解释器模式 (Interpreter Pattern)** - 解释器模式给定一种语言，定义其文法表示，并提供一个解释器来解析该语言中的句子。 - 当你需要表示和执行一种简单的语言或表达式时，解释器模式是一个合适的选项。 16. **迭代器模式 (Iterator Pattern)** - 迭代器模式提供了一种顺序访问聚合对象的元素而又不暴露其底层表示的方法。 - 当你想顺序访问聚合对象的元素，但又不希望暴露其底层表示时，可以使用迭代器模式。 17. **中介者模式 (Mediator Pattern)** - 中介者模式定义一个中介对象来封装一系列对象之间的交互，使得这些对象不需要显式地相互引用，从而降低耦合度。 - 当你有一群相关的对象，它们之间的交互变得复杂时，可以引入中介者模式。 18. **备忘录模式 (Memento Pattern)** - 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，以便以后恢复对象的该状态。 - 当你需要在不破坏对象封装性的前提下，保存和恢复对象状态时，备忘录模式是一个选择。 19. **观察者模式 (Observer Pattern)** - 观察者模式定义对象间的一种一对多的依赖关系，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。 - 当一个对象的改变需要同时改变其他对象，且不知道具体有多少对象需要改变时，使用观察者模式。 20. **状态模式 (State Pattern)** - 状态模式允许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。 - 当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态改变其行为时，可以使用状态模式。 21. **策略模式 (Strategy Pattern)** - 策略模式定义了一系列算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以互相替换，让算法的变化独立于使用算法的客户。 - 当一个系统需要实现多种算法，并且在运行时可以选择和切换算法时，策略模式是个好选择。 22. **模版方法模式 (Template Method Pattern)** - 模板方法模式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。 - 当你想要为算法提供一个框架，允许子类在此框架内提供自己的实现时，模板方法模式非常合适。 23. **访问者模式 (Visitor Pattern)** - 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。 - 当你想要在不修改对象结构的情况下增加新操作，或者想要对结构不熟悉的对象进行操作时，访问者模式是一个好的选择。 这些设计模式都是软件开发中的宝贵工具，理解和应用它们可以帮助我们编写更加灵活、可维护和易于扩展的代码。通过在实际项目中应用这些模式，可以提高代码质量，减少代码的复杂性和冗余，促进团队间的沟通和协作。