设计模式的定义和分类
1、设计模式的定义和分类
设计迷失的出现可以让开发⼈员站在前⼈的肩膀上，通过⼀些成熟的设计⽅案来指导新项⽬的设计和开发没以便于开发出具有更好的灵活性和可拓展性。也更易于复⽤的软件系统，
设计模式是⼀套被反复使⽤的、多数⼈知晓的、经过分类编⽬的、代码设计经验的总结，使⽤设计模式是为了可重⽤代码，让代码更容易被他⼈理解并且提⾼代码的可靠性。设计模式是⼀种⽤于对系统中不断重现的设计问题的解决⽅案进⾏⽂本化的技术，也是⼀种共享专家设计经验的技术。
GoF对设计模式的定义如下：
设计模式是指在特定环境下为解决某⼀通⽤软件设计问题提供的⼀套定制的解决⽅案，该解决⽅案描述了对象和类之间的相互作⽤
2、设计模式的基本要素
(1)模式名称
模式名称通过⼀两个关键词来描述模式的问题、解决⽅案和效果，以便⽤户更好地理解设计模式并便于开发⼈员之间的交流。绝⼤多数数模式都是跟据其功能或者模式结构来命名的，在学习设计模式时候，⾸先应该准确的记忆该设计模式的中引⽂模式名，在已有的类库中，很多使⽤了设计模式的类名通常包含了使⽤的设计模式的名称，如果⼀个类名称为XXXAdapter，则该类是⼀个适配器类，在设计时使⽤了适配器模式，如果⼀个类名称为XXXFactory，则该类是⼀个⼯⼚类，⼀定包含了⼀个⼯⼚⽅法⽤于返回⼀个类的实例对象。
(2)问题
实例化类和实例化对象
问题描述了应该在什么时候使⽤设计模式，包含了原始设计中存在的问题以及问题存在的原因。这些问题有些事特定的设计问题，如怎样使⽤对象封装状态或者使⽤对象标识算法等，也可能是系统中存在不灵活的类或对象结构导致系统的可维护性较差，有时候，在模式的问题藐视部分可能会包含使⽤该设计模式时必须满⾜的⼀系列先决条件，如在使⽤桥接模式时系统中的类必须存在两个独⽴变化的维度，在使⽤组合模式的时候系统中必须存在整体和部分的层次结构等。在对问题进⾏描述的同时实际上确定了模式所对应的使⽤环境以及模式的使⽤动机
（3）解决⽅案
解决⽅案描述了设计模式的组成成分，以及这些组成成分之间的相互关系，各⾃的职责和协作⽅式，
模式时⼀个通⽤的模板，它可以应⽤于各种不同的场合。解决⽅案并不描述⼀个特定⽽具体的设计或者实现，⽽是提供设计问题的抽象描述和怎样使⽤⼀个具有⼀般意义的元素组合（类或者对象做组合）来解决这个问题。在学习设计模式的时候，解决⽅案通过类图和核⼼代码来加以说明，对于每个设计模式，必须掌握其类图，理解类图中每⼀个⾓⾊的意义以及他们之间的关系。并且需要掌握实现该设计模式的⼀些核⼼代码，以便于在实际卡发中合理使⽤设计模式。
（4）效果
效果描述了设计模式的应⽤情况以及在使⽤设计模式时应该权衡的问题。效果主要包含设计模式的优缺点分析。⼤家必须知道，没有任何⼀个解决⽅案是100%完美的，在使⽤设计模式的时候需要进⾏合理的评价和选择。⼀个设计模式在某⽅⾯具有优点的同时可能在另⼀⽅⾯存在缺陷，因此需要综合考虑模式的效果。在评价效果的时候，通过结合⾯向对象设计原则来进⾏分析（以后有时间整理出笔记来），如判断⼀个模式是否符合单⼀职责原则、是否符合开闭原则等
除了以上四个基本要素外，完整的设计模式描述中通常还包含该模式的别名（其他名称），模式的分类（模式所属的类别）、模式的适⽤性（在什么情况下可以使⽤该设计模式）、模式的⾓⾊（即模式的参与者，模式中的类和对象以及他们之间的职责）、模式实例（通过实例来进⼀步加深对模式的理解）、模式的应⽤（在已有系统中该模式的使⽤）、模式的拓展（该模式的⼀些改进、与之相关的其他模式以及其他扩展知识）等。
3、设计模式的分类
（1）根据⽬的分类
①创建型模型（Creational）
此类模式主要⽤于创建对象，GoF提供了5种创建模型，分别是⼯⼚⽅法模式（Factory Method Pattern）、抽象⼯⼚模式（Abstract Factory Pattern）、建造者模式（Builder Pattern）、原型模式（Prototype Pattern）和单例模式（Singleton Pattern）。
②结构性模式（Structural）
此类设计模式主要⽤于处理类和对象的组合。GoF提供了7种结构型模型，分别是适配器模式（Adapter Pattern）、桥接模式（Bridge Pattern）、组合模式（Conposite Pattern）、装饰模式（Decorator Pattern）、外观模式（Facade Pattern）、享元模式（Flyweight Pattern）和代理模式（Proxy Pattern）。
③⾏为模型模式（Behavioral）
此类设计模式主要⽤于描述类或者对象如何交互和怎样分配职责，GoF提供了11种⾏为型模型。分别是职责链模式（Chain of Responsibility Pattern）、命令模式(Command
Pattern)、解释器模式(Interpreter Pattern)、迭代器模式(Iterator Pattern)、中介者模式(Mediator Pattern)、备忘录模式(Memento Pattern)、
观察者模式(Observer Pattern)、状态模式(State Pattern)。策略模式(Strategy Pattern)。模板⽅法模式(Template Method Pattern)和访问者模式(Visitor Pattern).
GoF（“四⼈帮”，指Gamma, Helm, Johnson & Vlissides, Addison-Wesley四⼈）提出的23种设计模式可谓经典，由于其定义⽐较严谨趋于理论化，故刚开始不⼀定很快掌握，下⾯简要对23种设计模式予以简要介绍，并给出现实中相关的通俗易懂的事例：
4 23种设计模式
Abstract Factory 抽象⼯⼚模式——提供⼀个创建⼀系列相关或相互依赖对象的接⼝，⽽⽆需指定它们具体的类。
Adapter 适配器模式—–将⼀个类的接⼝转换成客户希望的另外⼀个接⼝。Adapter模式使得原本由于接⼝不兼容⽽不能⼀起⼯作的那些类可以⼀起⼯作。
Bridge 桥接模式——将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独⽴地变化。
Builder 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。
Chain of Responsibility 职责链模式——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。
Command 命令模式——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。
Composite 组合模式——–将对象组合成树形结构以表⽰“部分-整体”的层次结构。Composite使得客户对单个对象和复合对象的使⽤具有⼀致性。
Decorator 装饰模式——动态地给⼀个对象添加⼀些额外的职责。就扩展功能⽽⾔，Decorator模式⽐⽣成⼦类⽅式更为灵活。
Facade 外观模式——为⼦系统中的⼀组接⼝提供⼀个⼀致的界⾯， Facade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。
Factory Method ⼯⼚⽅法模式——定义⼀个⽤于创建对象的接⼝，让⼦类决定将哪⼀个类实例化。Factory Method使⼀个类的实例化延迟到其⼦类。
Flyweight 享元模式——运⽤共享技术有效地⽀持⼤量细粒度的对象。
Interpreter 解释器模式——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。Iterator 迭代器模式—–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。
Mediator 中介者模式——⽤⼀个中介对象来封装⼀系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引⽤，从⽽使其耦合松散，⽽且可以独⽴地改变它们之间的交互。
Memento 备忘模式——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。这样以后就可将该对象恢复到保存的状态。
Observer 观察者模式：定义对象间的⼀种⼀对多的依赖关系，以便当⼀个对象的状态发⽣改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并⾃动刷新。
Prototype 原型模式——⽤原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。
Proxy 代理模式：为其他对象提供⼀个代理以控制对这个对象的访问。
Singleton 单态模式——保证⼀个类仅有⼀个实例，并提供⼀个访问它的全局访问点。
State 状态模式：允许⼀个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所属的类。
Strategy 策略模式——定义⼀系列的算法，把它们⼀个个封装起来, 并且使它们可相互替换。本模式使得算法的变化可独⽴于使⽤它的客户。Template Method 模板⽅法模式——定义⼀个操作中的算法的⾻架，⽽将⼀些步骤延迟到⼦类中。Template Method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。
Visitor 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。
需要注意的是这23中设计模式并不是独⽴存在的，很多设计模式之间存在着联系，例如在访问者模式中操作对象结构中的元素通常需要使⽤迭代器模式。在解释器模式中定义终结符表达式和⾮终结符表达式时候可以使⽤组合模式，此外，还可以通过组合两个和多个模式来设计同⼀个系统，在充分发挥每⼀个模式优势的同时使他们可以协同⼯作，完成⼀些复杂的设计。
5 设计模式的优点
设计模式是从许多优秀的软件系统中总结出来的、成功的、能够实现可维护性的设计⽅案，开发⼈员
使⽤这些⽅案能够避免做⼀些重复的⼯作，⽽且可以设计出⾼质量的软件系统，具体来说没设计模式的主要优点如下：
（1）设计模式融合了众多专家的经验，并以⼀种标准的形式供⼴⼤开发⼈员使⽤，它提供了⼀套通⽤的设计词汇和⼀种通⽤的语⾔，以⽅
便开发⼈员之间进⾏沟通和交流，使得设计⽅案更加通俗易懂。使不同编程语⾔的开发和设计⼈员可以通过设计模式来交流系统设计⽅案，每⼀个模式都对应⼀个标准的解决⽅案，设计模式可以降低开发⼈员理解系统的复杂度，
（2）设计模式让⼈们可以更加简单⽅便的复⽤成功的设计和体系结构，将已经证实的技术表述成设计模式也可以使新系统的开发者更加容易理解其设计思路。设计模式使得重⽤成功的设计更加容易，并避免导致不可重⽤的设计⽅案。
（3）设计模式使得设计⽅案更加灵活，且易于修改，在很多设计模式中⼴泛使⽤了开闭原则、依赖倒转原则、迪⽶特法则等⾯向对象设计原则，使得系统具有较好的可维护性，真正实现了可维护性的复⽤，在软件开发中合理只⽤设计模式，可使系统中的⼀些组成部分在其他系统中得以重⽤,⽽在此基础上进⾏⼆次开发很⽅便。正因为设计模式具有该有点，因此在.NET Framework SDK、NHibernate 、NUnit等类库和框架的设计中⼤量使⽤了设计模式。
（4）设计模式的使⽤将提⾼软件系统的开发效率和软件质量，且在⼀定程度上节约设计成本，设计模式时⼀些通过多次实践得以证明的⾏之有效的解决⽅案，这些解决⽅案通常是针对某⼀类问题的最佳设计⽅案，因此，可以帮助设计⼈员构造优秀的软件系统，并且可以直接重⽤这些设计经验，节省系统设计成本。
（5）设计模式有助于初学者更深⼊的理解⾯向对象思想，⼀⽅⾯可以帮助初学者更加⽅便的阅读和学习现有类库与其他系统中的源代码，另⼀⽅⾯可以提⾼软件设计⽔平和代码质量。

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