设计模式

在软件工程中,设计模式(design pattern)是对软件设计中普遍存在(反复出现)的各种问题,所提出的解决方案。这个术语是由埃里希·伽玛(Erich Gamma)等人在1990年代从建筑设计领域引入到计算机科学的。

设计模式并不直接用来完成代码的编写,而是描述在各种不同情况下,要怎么解决问题的一种方案。面向对象设计模式通常以类别或对象来描述其中的关系和相互作用,但不涉及用来完成应用程序的特定类别或对象。设计模式能使不稳定依赖于相对稳定、具体依赖于相对抽象,避免会引起麻烦的紧耦合,以增强软件设计面对并适应变化的能力。

并非所有的软件模式都是设计模式,设计模式特指软件“设计”层次上的问题。还有其他非设计模式的模式,如架构模式。同时,算法不能算是一种设计模式,因为算法主要是用来解决计算上的问题,而非设计上的问题。

分类

《设计模式》一书原先把设计模式分为创建型模式结构型模式行为型模式,把它们通过授权、聚合、诊断的概念来描述。若想更进一步了解关于面向对象设计的背景,参考接口模式、内聚性。若想更进一步了解关于面向对象编程的背景,参考继承,接口,多态

创建型模式

抽象工厂模式

为一个产品族提供了统一的创建接口。当需要这个产品族的某一系列的时候,可以从抽象工厂中选出相应的系列创建一个具体的工厂类。

工厂方法模式

定义一个接口用于创建对象,但是让子类决定初始化哪个类。工厂方法把一个类的初始化下放到子类。

生成器模式

将一个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。

惰性初始模式

推迟对象的创建、数据的计算等需要耗费较多资源的操作,只有在第一次访问的时候才执行。

对象池模式

通过回收利用对象避免获取和释放资源所需的昂贵成本。

原型模型

用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这些原型,创建新的对象。

单例模式

确保一个类只有一个实例,并提供对该实例的全局访问。

多例模式

确保一个类只有命名的实例,并提供对这些实例的全局访问。

资源获取为初始化

通过绑定到合适对象的生命周期来确保资源被适当地释放。

结构型模式

适配器模式

将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示。适配器模式可以消除由于接口不匹配所造成的类兼容性问题。

桥接模式

将一个抽象与实现解耦,以便两者可以独立的变化。

组合模式

把多个对象组成树状结构来表示局部与整体,这样用户可以一样的对待单个对象和对象的组合。

修饰模式

向某个对象动态地添加更多的功能。修饰模式是除类继承外另一种扩展功能的方法。

外观模式

为子系统中的一组接口提供一个一致的界面, 外观模式定义了一个高层接口,这个接口使得这一子系统更加容易使用。

享元

通过共享以便有效的支持大量小颗粒对象。

代理

为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

行为型模式

黑板

广义的观察者在系统范围内交流信息,允许多位读者和写者。

责任链

为解除请求的发送者和接收者之间耦合,而使多个对象都有机会处理这个请求。将这些对象连成一条链,并沿着这条链传递该请求,直到有一个对象处理它。

命令

将一个请求封装为一个对象,从而使你可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或记录请求日志,以及支持可取消的操作。

解释器

给定一个语言, 定义它的文法的一种表示,并定义一个解释器, 该解释器使用该表示来解释语言中的句子。

迭代器

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。

中介者

包装了一系列对象相互作用的方式,使得这些对象不必相互明显作用,从而使它们可以松散偶合。当某些对象之间的作用发生改变时,不会立即影响其他的一些对象之间的作用,保证这些作用可以彼此独立的变化。

备忘录

备忘录对象是一个用来存储另外一个对象内部状态的快照的对象。备忘录模式的用意是在不破坏封装的条件下,将一个对象的状态捉住,并外部化,存储起来,从而可以在将来合适的时候把这个对象还原到存储起来的状态。

空对象

通过提供默认对象来避免空引用。

观察者模式

在对象间定义一个一对多的联系性,由此当一个对象改变了状态,所有其他相关的对象会被通知并且自动刷新。

规格

以布尔形式表示的可重绑定的商业逻辑。

状态

让一个对象在其内部状态改变的时候,其行为也随之改变。状态模式需要对每一个系统可能获取的状态创立一个状态类的子类。当系统的状态变化时,系统便改变所选的子类。

策略

定义一个算法的系列,将其各个分装,并且使他们有交互性。策略模式使得算法在用户使用的时候能独立的改变。

模板方法

模板方法模式准备一个抽象类,将部分逻辑以具体方法及具体构造子类的形式实现,然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法,从而对剩余的逻辑有不同的实现。先构建一个顶级逻辑框架,而将逻辑的细节留给具体的子类去实现。

访问者

封装一些施加于某种数据结构元素之上的操作。一旦这些操作需要修改,接受这个操作的数据结构可以保持不变。访问者模式适用于数据结构相对未定的系统,它把数据结构和作用于结构上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合可以相对自由的演化。

并发型模式

主动对象

阻碍

双重检查锁定

守卫

领导者/追随者

监测对象模式

读写锁

调度

线程池模式

线程特定存储

反应器

参考文献

维基百科