设计模式及其六大原则
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什么是设计模式？
软件设计模式（Software Design Pattern），又称设计模式，是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它描述了在软件设计过程中的一些不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。也就是说，它是解决特定问题的一系列套路，是前辈们的代码设计经验的总结，具有一定的普遍性，可以反复使用。其目的是为了提高代码的可重用性、代码的可读性和代码的可靠性。
设计模式的意义
设计模式的本质是面向对象设计原则的实际运用，是对类的封装性、继承性和多态性以及类的关联关系和组合关系的充分理解。
正确使用设计模式具有以下优点：
- 可以提高程序员的思维能力、编程能力和设计能力。
- 使程序设计更加标准化、代码编制更加工程化，使软件开发效率大大提高，从而缩短软件的开发周期。
- 使设计的代码可重用性高、可读性强、可靠性高、灵活性好、可维护性强。
什么是 GOF（四人帮，全拼 Gang of Four）？
在 1994 年，由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名为 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software（中文译名：设计模式 - 可复用的面向对象软件元素） 的书，该书首次提到了软件开发中设计模式的概念。
四位作者合称 GOF（四人帮，全拼 Gang of Four）。他们所提出的设计模式主要是基于以下的面向对象设计原则：
- 对接口编程而不是对实现编程。
- 优先使用对象组合而不是继承。
设计模式的六大原则
- “开闭原则（Open Close Principle）”：
对扩展开放，对修改关闭
- 在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。简言之，是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。
- 想要达到这样的效果，需要使用接口和抽象类。
- “里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）”：
任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。
- LSP 是继承复用的基石，只有当派生类可以替换掉基类，且软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。
- 里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化，而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。
- 里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。
- “依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）”：
针对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。
- 依赖倒转原则是开闭原则的基础。
- “接口隔离原则（Interface Segregation Principle）”：
使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。
- 它还有另外一个意思是：降低类之间的耦合度。
- 由此可见，其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想，它强调降低依赖，降低耦合。
- “迪米特法则（Demeter Principle，又称“最少知道原则”）”：
一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。
- “合成复用原则（Composite Reuse Principle）”：
尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。
GoF 的 23 种设计模式
根据设计模式的参考书《Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software》（设计模式 - 可复用的面向对象软件元素）中所提到的，总共有 23 种设计模式。
这些模式可以分为三大类：
| 模式分类 | 模式 | |
|---|---|---|
| GoF 的 23 种设计模式 | ||
| 1 | 创建型模式（Creational Patterns）
|
|
| 2 | 结构型模式（Structural Patterns）
|
|
| 3 | 行为型模式（Behavioral Patterns）
|
|
| 其他设计模式 | ||
| 4 | J2EE 模式（J2EE Patterns）
|
|
各设计模式的关系
一句话归纳设计模式
| 分类 | 设计模式 | 简述 | 一句话归纳 | 目的 | 生活案例 |
|---|---|---|---|---|---|
| 创建型设计模式
（关注于对象的创建） |
工厂模式（Factory Pattern） | 不同条件下创建不同实例 | 产品标准化，生产更高效 | 封装创建细节 | 实体工厂 |
| 单例模式（Singleton Pattern） | 保证一个类仅有一个实例，并且提供一个全局访问点 | 世上只有一个我 | 保证独一无二 | CEO | |
| 原型模式（Prototype Pattern） | 通过拷贝原型创建新的对象 | 拔一根猴毛，吹出千万个 | 高效创建对象 | 克隆 | |
| 建造者模式（Builder Pattern） | 用来创建复杂的复合对象 | 高配中配和低配，想选哪配就哪配 | 开放个性配置步骤 | 选配 | |
| 结构型设计模式
（关注类和对象的组合） |
代理模式（Proxy Pattern） | 为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问 | 没有资源没时间，得找别人来帮忙 | 增强职责 | 媒婆 |
| 外观模式（Facade Pattern） | 对外提供一个统一的接口用来访问子系统 | 打开一扇门，通向全世界 | 统一访问入口 | 前台 | |
| 装饰器模式（Decorator Pattern） | 为对象添加新功能 | 他大舅他二舅都是他舅 | 灵活扩展、同宗同源 | 煎饼 | |
| 享元模式（Flyweight Pattern） | 使用对象池来减少重复对象的创建 | 优化资源配置，减少重复浪费 | 共享资源池 | 全国社保联网 | |
| 组合模式（Composite Pattern） | 将整体与局部（树形结构）进行递归组合，让客户端能够以一种的方式对其进行处理 | 人在一起叫团伙，心在一起叫团队 | 统一整体和个体 | 组织架构树 | |
| 适配器模式（Adapter Pattern） | 将原来不兼容的两个类融合在一起 | 万能充电器 | 兼容转换 | 电源适配 | |
| 桥接模式（Bridge Pattern） | 将两个能够独立变化的部分分离开来 | 约定优于配置 | 不允许用继承 | 桥 | |
| 行为型设计模式
（关注对象之间的通信） |
模板模式（Template Pattern） | 定义一套流程模板，根据需要实现模板中的操作 | 流程全部标准化，需要微调请覆盖 | 逻辑复用 | 把大象装进冰箱 |
| 策略模式（Strategy Pattern） | 封装不同的算法，算法之间能互相替换 | 条条大道通罗马，具体哪条你来定 | 把选择权交给用户 | 选择支付方式 | |
| 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern） | 拦截的类都实现统一接口，每个接收者都包含对下一个接收者的引用。将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。 | 各人自扫门前雪，莫管他们瓦上霜 | 解耦处理逻辑 | 踢皮球 | |
| 迭代器模式（Iterator Pattern） | 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素 | 流水线上坐一天，每个包裹扫一遍 | 统一对集合的访问方式 | 逐个检票进站 | |
| 命令模式（Command Pattern） | 将请求封装成命令，并记录下来，能够撤销与重做 | 运筹帷幄之中，决胜千里之外 | 解耦请求和处理 | 遥控器 | |
| 状态模式（State Pattern） | 根据不同的状态做出不同的行为 | 状态驱动行为，行为决定状态 | 绑定状态和行为 | 订单状态跟踪 | |
| 备忘录模式（Memento Pattern） | 保存对象的状态，在需要时进行恢复 | 失足不成千古恨，想重来时就重来 | 备份、后悔机制 | 草稿箱 | |
| 中介者模式（Mediator Pattern） | 将对象之间的通信关联关系封装到一个中介类中单独处理，从而使其耦合松散 | 联系方式我给你，怎么搞定我不管 | 统一管理网状资源 | 朋友圈 | |
| 解释器模式（Interpreter Pattern） | 给定一个语言，定义它的语法表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该标识来解释语言中的句子 | 我想说”方言“，一切解释权都归我 | 实现特定语法解析 | 摩斯密码 | |
| 观察者模式（Observer Pattern） | 状态发生改变时通知观察者，一对多的关系 | 到点就通知我 | 解耦观察者与被观察者 | 闹钟 | |
| 访问者模式（Visitor Pattern） | 稳定数据结构，定义新的操作行为 | 横看成岭侧成峰，远近高低各不同 | 解耦数据结构和数据操作 | KPI考核 |