设计模式简介

设计模式（Design Pattern）是软件工程中用于解决常见设计问题的**可复用的解决方案**。它们不是具体的代码，而是**在特定情境下如何组织代码结构、管理对象交互和提高系统可维护性的最佳实践**。

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## 一、设计模式的基本概念

### 1. **什么是设计模式？**
设计模式是对**软件设计中反复出现的问题**的一种通用解决方案。它描述了**类或对象之间的交互方式**，帮助开发者构建更清晰、灵活和易于维护的系统。

### 2. **为什么需要设计模式？**
- 提高代码的**可读性**和**可维护性**
- 促进**代码重用**
- 增强系统的**灵活性**和**可扩展性**
- 使团队成员之间有**统一的沟通语言**

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## 二、设计模式的分类（GoF 设计模式）

经典的 **23 种设计模式** 被分为三大类：

| 类别 | 说明 | 举例 |
|------|------|------|
| **创建型模式（Creational）** | 关注对象的创建方式，隐藏对象创建的复杂性 | 工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式、抽象工厂模式 |
| **结构型模式（Structural）** | 关注类和对象的组合方式，以形成更大的结构 | 适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、组合模式等 |
| **行为型模式（Behavioral）** | 关注对象之间的职责划分和通信方式 | 观察者模式、策略模式、命令模式、状态模式、访问者模式等 |

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## 三、常用设计模式简介

### 1. **单例模式（Singleton）**
- **目的**：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
- **适用场景**：数据库连接、日志记录器、配置管理等。
- **示例代码（Java）**：
  ```java
  public class Singleton {
      private static Singleton instance;
      private Singleton() {}
      public static synchronized Singleton getInstance() {
          if (instance == null) {
              instance = new Singleton();
          }
          return instance;
      }
  }
  ```

### 2. **工厂模式（Factory）**
- **目的**：将对象的创建与使用分离，提高系统的灵活性。
- **适用场景**：当对象的创建逻辑复杂时。
- **示例代码（Java）**：
  ```java
  interface Shape { void draw(); }
  class Rectangle implements Shape { public void draw() { System.out.println("Rectangle"); } }
  class Circle implements Shape { public void draw() { System.out.println("Circle"); } }

class ShapeFactory {
      public Shape getShape(String shapeType) {
          if (shapeType == null) return null;
          if (shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")) return new Rectangle();
          if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) return new Circle();
          return null;
      }
  }
  ```

### 3. **观察者模式（Observer）**
- **目的**：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象改变状态时，所有依赖它的对象都会收到通知并自动更新。
- **适用场景**：事件处理系统、消息推送、UI 更新等。
- **示例代码（Java）**：
  ```java
  interface Observer {
      void update(String message);
  }

class Subject {
      private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
      public void addObserver(Observer o) { observers.add(o); }
      public void notifyObservers(String message) {
          for (Observer o : observers) {
              o.update(message);
          }
      }
  }
  ```

### 4. **策略模式（Strategy）**
- **目的**：定义一系列算法，把它们封装起来，并且使它们可以互相替换。
- **适用场景**：算法变化频繁、需要动态切换算法的情况。
- **示例代码（Java）**：
  ```java
  interface Strategy {
      int doOperation(int a, int b);
  }

class OperationAdd implements Strategy {
      public int doOperation(int a, int b) { return a + b; }
  }

class Context {
      private Strategy strategy;
      public Context(Strategy strategy) { this.strategy = strategy; }
      public int executeStrategy(int a, int b) { return strategy.doOperation(a, b); }
  }
  ```

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## 四、设计模式的优缺点

### ✅ 优点：
- 提高代码的可维护性和可扩展性
- 降低模块间的耦合度
- 提高开发效率，减少重复劳动

### ❌ 缺点：
- 学习曲线较陡，初学者可能难以理解
- 过度使用设计模式可能导致系统复杂化
- 不适合简单问题，可能造成“过度设计”

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## 五、总结

设计模式是**经验的结晶**，它们并不是万能的，但合理使用可以显著提升软件质量。掌握常见的设计模式有助于你写出更优雅、更健壮的代码。

如果你对某个具体的设计模式感兴趣，我可以为你详细讲解！