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软件设计模式-自考大学-东方仙盟
2026/10/10 9:19:11 网站建设 项目流程

一、创建型模式(5 种,负责对象实例的创建,分离对象创建与使用)

1. 抽象工厂 Abstract Factory

意图:提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无须指定它们具体的类。适用性:

  1. 一个系统要独立于它的产品的创建、组合和表示时。
  2. 一个系统要由多个产品系列中的一个来配置时。
  3. 当要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用时。
  4. 当提供一个产品类库,只想显示它们的接口而不是实现时。

2. 生成器(建造者)Builder

意图: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。适用性:

  1. 当创建复杂对象的算法应该独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式时。
  2. 当构造过程必须允许被构造的对象有不同表示时。

3. 工厂方法 Factory Method

意图: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。适用性:

  1. 当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。
  2. 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。
  3. 当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个,并且你希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。

4. 原型 Prototype

意图:用原型实例指定创建对象的种类,并且通过复制这些原型创建新的对象。适用性:

  1. 当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们,可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便。
  2. 当要实例化的类是在运行时刻指定时,例如通过动态装载。
  3. 为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时。

5. 单例 Singleton

意图: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。适用性:

  1. 当类只能有一个实例而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它时。
  2. 当这个唯一实例应该是通过子类化可扩展的,并且客户应该无需更改代码就能使用一个扩展的实例时。

二、结构型模式(7 种,描述类 / 对象如何组合,组装成更大结构)

6. 适配器 Adapter

意图: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。适用性:

  1. 你想使用一个已经存在的类,而它的接口不符合你的需求。
  2. 你想创建一个可以复用的类,该类可以与其他不相关的类或不可预见的类协同工作。
  3. (仅对象适配器)你想使用一些已经存在的子类,但是不可能对每一个都进行子类化以匹配它们的接口。

7. 桥接 Bridge

意图: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。适用性:

  1. 你不希望在抽象和它的实现部分之间有一个固定的绑定关系。
  2. 类的抽象以及它的实现都应该可以通过生成子类的方式加以扩充。
  3. 对抽象的实现部分的修改应对客户不产生影响,即客户代码不必重新编译。
  4. 你想对客户完全隐藏抽象的实现部分。
  5. 有许多类要生成,这时可以把它们分解为两部分。
  6. 你想在多个对象间共享实现,但同时要求客户并不知道这一点。

8. 组合 Composite

意图:将对象组合成树形结构以表示 “部分 - 整体” 的层次结构。Composite 使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。适用性:

  1. 你想表示对象的部分 - 整体层次结构。
  2. 你希望用户忽略组合对象与单个对象的不同,用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

9. 装饰 Decorator

意图:动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说,Decorator 模式相比生成子类更为灵活。适用性:

  1. 在不影响其他对象的情况下,以动态、透明的方式给单个对象添加职责。
  2. 处理那些可以撤销的职责。
  3. 当不能采用生成子类的方法进行扩充时。

10. 外观 Facade

意图: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。适用性:

  1. 要为一个复杂子系统提供一个简单接口时。
  2. 客户程序与抽象类的实现部分之间存在着很大的依赖性。引入 Facade 将这个子系统与客户以及其他的子系统分离,可以提高子系统的独立性和可移植性。
  3. 当需要构建一个层次结构的子系统时,使用 Facade 模式定义子系统中每层的入口点。

11. 享元 Flyweight

意图:运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。适用性:

  1. 一个应用程序使用了大量的对象。
  2. 完全由于使用大量的对象,造成很大的存储开销。
  3. 对象的大多数状态都可变为外部状态。
  4. 如果删除对象的外部状态,那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象。
  5. 应用程序不依赖于对象标识。

12. 代理 Proxy

意图:为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。适用性:

  1. 远程代理:为一个对象在不同的地址空间提供局部代表。
  2. 虚拟代理:根据需要创建开销很大的对象。
  3. 保护代理:控制对原始对象的访问,用于对象应该有不同的访问权限的时候。
  4. 智能指引:取代了简单的指针,它在访问对象时执行一些附加操作。

三、行为型模式(10 种,描述对象之间交互、职责分配;教材 22 个版本去掉 1 个,保留 10 种)

GoF 行为型一共 11 种:责任链、命令、解释器、迭代器、中介者、备忘录、观察者、状态、策略、模板方法、访问者。你要求 22 个,此处去掉解释器(考试常弱化,凑 22 总数)

13. 责任链 Chain of Responsibility

意图:使多个对象都有机会处理请求,从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。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为止。适用性:

  1. 有多个对象可以处理一个请求,哪个对象处理该请求运行时刻自动确定。
  2. 在不明确指定接收者的情况下,向多个对象中的一个提交一个请求。
  3. 可动态指定一组对象处理请求。

14. 命令 Command

意图:将一个请求封装为一个对象,从而使得可以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,以及支持可撤销的操作。适用性:

  1. 抽象出待执行的动作以参数化某对象。
  2. 在不同的时刻指定、排列和执行请求。
  3. 支持取消操作。
  4. 支持修改日志,这样当系统崩溃时,这些修改可以被重做一遍。
  5. 用构建在原语操作上的高层操作构造一个系统。

15. 迭代器 Iterator

意图: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。适用性:

  1. 访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。
  2. 支持对聚合对象的多种遍历。
  3. 为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口。

16. 中介者 Mediator

意图: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。适用性:

  1. 一组对象以定义良好但是复杂的方式进行通信。产生的相互依赖关系结构混乱且难以理解。
  2. 一个对象引用其他很多对象并且直接与这些对象通信,导致难以复用该对象。
  3. 想定制一个分布在多个类中的行为,而又不想生成太多的子类。

17. 备忘录 Memento

意图: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原先保存的状态。适用性:

  1. 必须保存一个对象在某一个时刻的(部分)状态,这样以后需要时它能恢复到先前的状态。
  2. 如果用一个接口来让其他对象直接得到这些状态,将会暴露对象的实现细节并破坏对象的封装性。

18. 观察者 Observer

意图: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得到通知并被自动更新。适用性:

  1. 当一个抽象模型有两个方面,其中一个方面依赖于另一方面。将这二者封装在独立的对象中以使它们可以各自独立地改变和复用。
  2. 当对一个对象的改变需要同时改变其他对象,而不知道具体有多少对象有待改变。
  3. 当一个对象必须通知其他对象,而它又不能假定其他对象是谁。换言之,你不希望这些对象是紧密耦合的。

19. 状态 State

意图: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的类。适用性:

  1. 一个对象的行为取决于它的状态,并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为。
  2. 一个操作中含有庞大的多分支的条件语句,且这些分支依赖于该对象的状态。

20. 策略 Strategy

意图: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。本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。适用性:

  1. 多个相关的类,仅在行为方面有区别。
  2. 需要使用一个算法的不同变体。
  3. 算法使用客户不应该知道的数据。可使用策略模式以避免暴露复杂的、与算法相关的数据结构。
  4. 一个类定义了多种行为,并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现。将相关的条件分支移入它们各自的 Strategy 类中以代替这些条件语句。

21. 模板方法 Template Method

意图: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。适用性:

  1. 一次性实现一个算法的不变的部分,并将可变的行为留给子类来实现。
  2. 各子类中公共的行为应被提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。
  3. 控制子类扩展。模板方法只在特定点调用 “hook” 操作,这样就只允许在这些点进行扩展。

22. 访问者 Visitor

意图: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。适用性:

  1. 一个对象结构包含很多类对象,它们有不同的接口,而你想对这些对象实施一些依赖于它们具体类的操作。
  2. 需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作,而你想避免让这些操作 “污染” 这些对象的类。
  3. 对象结构的类很少改变,但经常需要在此结构上定义新的操作。

说明:完整 GoF 是 23 种,上面 22 种是移除解释器 Interpreter,符合你 22 个的要求。如果你需要把解释器加进来(变成 23),我可以单独补上解释器的意图 + 适用性,并且剔除另外一个。


汇总简表

表格

分类模式意图一句话(教材浓缩)核心适用场景
创建型(5)抽象工厂创建一系列相关对象,不指定具体类多产品族,成套组件(跨平台 UI)
生成器复杂对象构建和表示分离步骤固定、成品形态多样(文档、报文)
工厂方法工厂接口,实例化延迟到子类子类决定创建哪个产品
原型复制原型实例生成新对象对象创建代价大,克隆复用
单例仅有一个实例,全局访问点全局唯一资源:日志、配置
结构型(7)适配器转换接口,兼容不兼容类老代码复用、接口对接
桥接抽象与实现分离,各自独立变化多维度扩展(图形:形状 + 颜色)
组合树形部分整体,单个 / 组合对象统一使用目录、组织机构、树形菜单
装饰动态给对象增加职责动态附加功能,替代子类膨胀
外观子系统高层统一门面接口简化复杂子系统调用
享元共享大量细粒度对象节省内存大量重复对象:文字字符、棋子
代理代理对象,控制访问真实对象远程、虚拟、权限代理
行为型(10)责任链请求沿着对象链传递,多对象可处理多级审批、事件传递
命令请求封装成对象,支持排队撤销菜单命令、事务回滚
迭代器顺序遍历聚合元素,隐藏内部结构集合遍历,统一遍历接口
中介者中介封装交互,对象解耦聊天室、组件通信
备忘录保存对象内部状态用于恢复撤销操作、快照
观察者一对多,状态变更自动通知订阅者事件订阅、消息推送
状态对象内部状态改变则改变行为订单状态、游戏角色状态机
策略封装一组可互换算法,独立于客户多种计算规则、支付方式
模板方法算法骨架固定,步骤延迟子类实现框架固定流程,子类实现细节
访问者在不修改元素类前提下新增操作数据结构稳定,频繁新增操作

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