设计模式

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设计模式

好的，用户问的是“23种设计模式包含哪些，分别解决什么问题”。首先，我需要确定用户对设计模式的理解程度。之前我们讨论过SOLID原则和一些具体的设计模式，比如装饰器、策略、工厂等，所以用户可能有一定的知识基础，现在希望系统了解所有23种模式及其用途。

接下来，我需要回忆并整理GoF的23种设计模式，分为创建型、结构型、行为型三类。要确保每个模式的名称正确，并对应到正确的分类中。然后，针对每个模式，简要说明其解决的问题和应用场景，避免过于技术化，让用户容易理解。

用户可能的需求是快速查阅或作为学习参考，因此需要结构清晰，分点明确。可能需要用表格或分类来组织信息，但根据用户之前的对话，他们似乎适应Markdown格式的分段和列表。所以，我应该按类别划分，每个类别下列出模式，每个模式用简短的描述和示例。

需要避免信息过载，但又要足够详细，让用户了解每个模式的核心目的。比如，单例模式确保一个类只有一个实例，工厂方法解耦对象的创建和使用等。同时，可能需要提到一些常见的使用场景，比如适配器模式用于整合第三方库，观察者模式用于事件处理等。

另外，用户可能对某些模式的区别感兴趣，比如之前问过装饰器和策略模式的区别，所以需要确保每个模式的解释足够明确，避免混淆。同时，注意使用用户之前熟悉的例子，如支付系统、日志记录等，保持一致性。

最后，检查是否有遗漏或错误，确保23种模式全部涵盖，并且分类正确。可能需要参考权威资料确认每个模式的定义和用途，确保准确性。

以下是 GoF（Gang of Four）提出的23种设计模式的分类及其解决的问题和应用场景总结，帮助您快速理解其核心思想：

一、创建型模式（Creational Patterns）

解决对象创建的灵活性与复杂性问题，避免直接使用new关键字硬编码依赖。

模式	核心思想	典型应用场景
1. 工厂方法	定义创建对象的接口，由子类决定实例化哪个类。	跨平台UI组件创建（如按钮、对话框）。
2. 抽象工厂	创建相关或依赖对象的家族，无需指定具体类。	生成整套主题UI控件（如深色/浅色主题）。
3. 单例	确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。	数据库连接池、日志管理器。
4. 建造者	分步骤构建复杂对象，允许灵活配置不同表示。	构造个性化订单、生成复杂XML/JSON。
5. 原型	通过复制现有对象来创建新对象，避免重复初始化。	游戏中的敌人克隆、配置模板复制。

二、结构型模式（Structural Patterns）

解决类与对象的组合问题，建立清晰、可扩展的结构。

模式	核心思想	典型应用场景
6. 适配器	转换接口使得不兼容的类可以协同工作。	整合第三方库、旧系统接口升级。
7. 桥接	分离抽象与实现，使两者可以独立变化。	跨平台渲染引擎、设备与驱动程序解耦。
8. 组合	将对象组合成树形结构，统一对待单个对象和组合。	文件系统目录树、UI控件嵌套。
9. 装饰器	动态为对象添加职责，通过嵌套包装扩展功能。	数据流加密压缩、中间件管道。
10. 外观	为复杂子系统提供简化接口，隐藏内部复杂性。	一键启动计算机、简化API调用流程。
11. 享元	共享细粒度对象，减少内存占用（如缓存池）。	文本编辑器中的字符对象复用。
12. 代理	为其他对象提供代理以控制访问（如延迟加载、权限校验）。	图片懒加载、远程服务代理。

三、行为型模式（Behavioral Patterns）

解决对象间的职责分配与通信问题，提高协作效率。

模式	核心思想	典型应用场景
13. 责任链	将请求沿处理链传递，直到有对象处理它。	审批流程、异常处理链、HTTP中间件。
14. 命令	将请求封装为对象，支持撤销、队列和日志功能。	文本编辑器的撤销/重做、任务队列。
15. 解释器	定义语法规则，解释特定语言中的句子。	正则表达式解析、SQL查询解析。
16. 迭代器	提供统一接口遍历集合元素，隐藏底层实现。	遍历树形结构、自定义集合的访问。
17. 中介者	集中对象间的交互逻辑，减少直接耦合。	聊天室消息中转、GUI组件协调。
18. 备忘录	捕获对象状态并在需要时恢复，支持撤销操作。	游戏存档、事务回滚。
19. 观察者	定义一对多的依赖关系，状态变化时自动通知所有观察者。	事件通知系统、股票价格更新。
20. 状态	允许对象在内部状态改变时改变行为。	订单状态机、游戏角色行为切换。
21. 策略	定义算法族并封装，使其可互相替换。	支付方式选择、排序算法动态切换。
22. 模板方法	定义算法骨架，子类重写特定步骤而不改变结构。	数据导出流程、自动化测试框架。
23. 访问者	将算法与对象结构分离，便于新增操作而不修改类。	文档格式转换、编译器语法树分析。

四、核心价值总结

分类	关键目标
创建型	解耦对象创建，避免硬编码依赖。
结构型	优化对象组合，建立灵活结构。
行为型	高效管理对象协作，明确职责与通信机制。

五、如何选择设计模式？

明确问题类型：是创建对象、组织结构还是协调行为？
分析变化点：识别系统中可能变化的维度（如支付方式、算法策略）。
匹配模式：根据问题类型和变化点选择最符合的模式。
避免过度设计：仅在必要时引入模式，优先保持代码简洁。

示例：
• 需要动态扩展对象功能 → 装饰器模式
• 需要统一创建一组相关对象 → 抽象工厂模式
• 需要解耦发送者和接收者 → 命令模式

合理运用设计模式，可以显著提升代码的可维护性、可扩展性和可测试性。