一、设计模式概述-设计模式概述

一、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。

PS:设计模式的学习，主要是学习其中的思想，在写代码时不要刻意去追求设计模式的使用，要活学活用，不要生搬硬套。当然，学习还是先从学会用开始。

二、设计模式七大原则

设计原则是软件设计模式必须尽量遵循的原则，是设计模式的基础。在实际开发过程中，并不是一定要求所有代码都遵循设计原则，而是要综合考虑人力、时间、成本、质量，不刻意追求完美，要在适当的场景遵循设计原则。这体现的是一种平衡取舍，可以帮助我们设计出更加优雅的代码结构。 实际上，这些原则的目的只有一个：降低对象之间的耦合，增加程序的可复用性、可扩展性和可维护性。

1、开闭原则

开闭原则的含义是：当应用的需求改变时，在不修改软件实体的源代码或者二进制代码的前提下，可以扩展模块的功能，使其满足新的需求。即：对扩展开放，对修改关闭。

2、里式替换原则

里氏替换原则通俗来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。也就是说：子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽量不要重写父类的方法。

3、依赖倒置原则

依赖倒置原则的原始定义为：高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象（High level modules shouldnot depend upon low level modules.Both should depend upon abstractions.Abstractions should not depend upon details. Details should depend upon abstractions）。其核心思想是：要面向接口编程，不要面向实现编程。依赖倒置原则是实现开闭原则的重要途径之一，它降低了客户与实现模块之间的耦合。

4、单一职责原则

单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）又称单一功能原则，它规定一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因，否则类应该被拆分（There should never be more than one reason for a class to change）。即：一个类只负责一项职责。

5、接口隔离原则

接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）要求程序员尽量将臃肿庞大的接口拆分成更小的和更具体的接口，让接口中只包含客户感兴趣的方法，要为各个类建立它们需要的专用接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。它与单一职责有所不同：

单一职责原则注重的是职责，而接口隔离原则注重的是对接口依赖的隔离。
单一职责原则主要是约束类，它针对的是程序中的实现和细节；接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象和程序整体框架的构建。

6、迪米特法则

迪米特法则含义是：如果两个软件实体无须直接通信，那么就不应当发生直接的相互调用，可以通过第三方转发该调用。其目的是降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性。

7、合成复用原则

合成复用原则（Composite Reuse Principle，CRP）又叫组合/聚合复用原则（Composition/Aggregate Reuse Principle，CARP）。它要求在软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。如果要使用继承关系，则必须严格遵循里氏替换原则。

各种原则要求的侧重点不同，下面我们分别用一句话归纳总结软件设计模式的七大原则，如下表所示。

设计原则	归纳	目的
开闭原则	对扩展开放，对修改关闭	降低维护带来的新风险
依赖倒置原则	高层不应该依赖低层，要面向接口编程	更利于代码结构的升级扩展
单一职责原则	一个类只干一件事，实现类要单一	便于理解，提高代码的可读性
接口隔离原则	一个接口只干一件事，接口要精简单一	功能解耦，高聚合、低耦合
迪米特法则	不该知道的不要知道，一个类应该保持对其它对象最少的了解，降低耦合度	只和朋友交流，不和陌生人说话，减少代码臃肿
里氏替换原则	不要破坏继承体系，子类重写方法功能发生改变，不应该影响父类方法的含义	防止继承泛滥
合成复用原则	尽量使用组合或者聚合关系实现代码复用，少使用继承	降低代码耦合

三、设计模式的分类

根据模式是用来完成什么工作来划分，这种方式可分为创建型模式、结构型模式和行为型模式 3 种。

创建型模式：用于描述“怎样创建对象”，它的主要特点是“将对象的创建与使用分离”。GoF 中提供了单例、原型、工厂方法、抽象工厂、建造者等 5 种创建型模式。
结构型模式：用于描述如何将类或对象按某种布局组成更大的结构，GoF 中提供了代理、适配器、桥接、装饰、外观、享元、组合等 7 种结构型模式。
行为型模式：用于描述类或对象之间怎样相互协作共同完成单个对象都无法单独完成的任务，以及怎样分配职责。GoF 中提供了模板方法、策略、命令、职责链、状态、观察者、中介者、迭代器、访问者、备忘录、解释器等 11 种行为型模式。

分类	设计模式	功能
创建型模式	单例（Singleton）模式	某个类只能生成一个实例，该类提供了一个全局访问点供外部获取该实例，其拓展是有限多例模式
	原型（Prototype）模式	将一个对象作为原型，通过对其进行复制而克隆出多个和原型类似的新实例。
	工厂方法（FactoryMethod）模式	定义一个用于创建产品的接口，由子类决定生产什么产品
	抽象工厂（AbstractFactory）模式	提供一个创建产品族的接口，其每个子类可以生产一系列相关的产品
	建造者（Builder）模式	将一个复杂对象分解成多个相对简单的部分，然后根据不同需要分别创建它们，最后构建成该复杂对象
结构型模式	代理（Proxy）模式	为某对象提供一种代理以控制对该对象的访问。即客户端通过代理间接地访问该对象，从而限制、增强或修改该对象的一些特性
	适配器（Adapter）模式	将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能一起工作
	桥接（Bridge）模式	将抽象与实现分离，使它们可以独立变化。它是用组合关系代替继承关系来实现的，从而降低了抽象和实现这两个可变维度的耦合度
	装饰（Decorator）模式	动态地给对象增加一些职责，即增加其额外的功能
	外观（Facade）模式	为多个复杂的子系统提供一个一致的接口，使这些子系统更加容易被访问
	享元（Flyweight）模式	运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用
	组合（Composite）模式	将对象组合成树状层次结构，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性
行为型模式	模板方法（Template Method）模式	定义一个操作中的算法骨架，将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类在可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤
	策略（Strategy）模式	定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换，且算法的改变不会影响使用算法的客户
	命令（Command）模式	将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开
	职责链（Chain of Responsibility）模式	把请求从链中的一个对象传到下一个对象，直到请求被响应为止。通过这种方式去除对象之间的耦合
	状态（State）模式	允许一个对象在其内部状态发生改变时改变其行为能力
	观察者（Observer）模式	多个对象间存在一对多关系，当一个对象发生改变时，把这种改变通知给其他多个对象，从而影响其他对象的行为
	中介者（Mediator）模式	定义一个中介对象来简化原有对象之间的交互关系，降低系统中对象间的耦合度，使原有对象之间不必相互了解
	迭代器（Iterator）模式	提供一种方法来顺序访问聚合对象中的一系列数据，而不暴露聚合对象的内部表示
	访问者（Visitor）模式	在不改变集合元素的前提下，为一个集合中的每个元素提供多种访问方式，即每个元素有多个访问者对象访问
	备忘录（Memento）模式	在不破坏封装性的前提下，获取并保存一个对象的内部状态，以便以后恢复它
	解释器（Interpreter）模式	提供如何定义语言的文法，以及对语言句子的解释方法，即解释器