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《GoF 23+1:设计模式的正确打开方式,清晰分组+巧妙记忆》

告别死记硬背:用“联想记忆法”彻底搞定24种设计模式(附速记口诀)

在软件开发的江湖中,“设计模式”是绕不开的内功心法。无论是写出优雅、可维护的代码,还是在面试中征服面试官,对它的掌握程度都至关重要。

但问题来了:24种模式,名字拗口,概念抽象,怎么记?

别担心。今天,我将把这24种设计模式以**“清晰分组 + 核心要点 + 巧妙记忆”的方式给你彻底讲透。我们将以经典的GoF 23种模式为基础,额外加上一个在现代架构中举足轻重的MVC模式**,凑齐24个,方便你系统地学习和复习。

读完这篇,你将收获:

  • 一张24种模式的快速总览表。

  • 每个模式最核心的“面试答题模板”。

  • 一套行之有效的联想记忆法、口诀和记忆宫殿建议。

让我们开始吧!


一、24种设计模式快速总览表

在深入细节之前,先用一句话记住每个模式的核心思想。

创建型 (Creational) - 关注对象如何被创建 (5种)
  1. Singleton (单例) — 保证全局只有一个实例。

  2. Factory Method (工厂方法) — 让子类决定要实例化哪种产品。

  3. Abstract Factory (抽象工厂) — 生产一整族相关联的产品。

  4. Builder (建造者) — 分步骤构建复杂对象,实现构建与表示分离。

  5. Prototype (原型) — 通过克隆现有实例来创建新对象。

结构型 (Structural) - 关注如何组合类与对象 (7种)
  1. Adapter (适配器) — 扮演接口转换器的角色,让不兼容的接口协同工作。

  2. Bridge (桥接) — 将抽象与实现解耦,使它们可以独立扩展。

  3. Composite (组合) — 构建树形结构,统一处理单个对象(叶子)和组合对象(树枝)。

  4. Decorator (装饰器) — 动态地为对象添加新功能,是继承的一种灵活替代。

  5. Facade (外观) — 为复杂的子系统提供一个统一、简单的入口。

  6. Flyweight (享元) — 共享大量相似对象,以节省内存开销。

  7. Proxy (代理) — 通过代理对象来控制对真实对象的访问。

行为型 (Behavioral) - 关注对象间的交互与职责分配 (11种)

  1. Chain of Responsibility (责任链) — 请求沿着一条链传递,直到有对象处理它为止。

  2. Command (命令) — 将一个操作封装成对象,支持撤销、重做和队列化。

  3. Interpreter (解释器) — 为一种语言定义其语法表示和解释器(较少用)。

  4. Iterator (迭代子) — 提供一种统一的方式来遍历集合中的元素。

  5. Mediator (中介者) — 用一个中介对象来封装对象间的复杂交互,降低耦合。

  6. Memento (备忘录) — 捕获并保存一个对象的状态,以便日后恢复(实现撤销)。

  7. Observer (观察者 / 发布-订阅) — 定义一对多的依赖关系,当一方状态改变时,自动通知所有依赖方。

  8. State (状态) — 允许对象的行为随着其内部状态的改变而改变。

  9. Strategy (策略) — 将一系列算法分别封装,使它们可以相互替换。

  10. Template Method (模板方法) — 在基类中定义算法的骨架,将具体步骤延迟到子类实现。

  11. Visitor (访问者) — 在不修改数据结构的前提下,为其定义新的操作。

展示层模式 (Presentation Layer) - 关注数据、展示与交互的分离 (1种)
  1. MVC (模型-视图-控制器) — 将数据(Model)、展示(View)、交互逻辑(Controller)解耦。


二、核心要点与联想记忆(面试高能区)

接下来,我们逐个剖析每个模式,并配上让你过目不忘的记忆技巧。

创建型模式:对象的“诞生”艺术

联想场景: 想象一个神奇的“造物车间”。

  • 1. 单例 (Singleton)

    • 核心要点: 确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点。常用于配置管理器、线程池等。但要注意,它可能引入全局状态,影响测试。

    • 联想记忆: 车间里的厂长。整个工厂只能有一个厂长,所有人都通过“找厂长”这个唯一入口与他沟通。

  • 2. 工厂方法 (Factory Method)

    • 核心要点: 定义创建对象的接口,但将实例化的决策延迟到子类。

    • 联想记忆: 不同的生产线。总厂规定了“生产椅子”的流程,但具体生产“木椅子”还是“铁椅子”,由各个分厂(子类)自己决定。

  • 3. 抽象工厂 (Abstract Factory)

    • 核心要点: 创建一系列相关或相互依赖的对象族,而无需指定具体类。适用于需要切换产品“主题”或“系列”的场景(如UI皮肤)。

    • 联想记忆: 生产“家具套餐”。一个“宜家工厂”生产全套的“北欧风”家具(沙发+茶几+书柜),而一个“红木工厂”生产全套的“中式风”家具。它们都遵循“家具工厂”的规范。

  • 4. 建造者 (Builder)

    • 核心要点: 将复杂对象的构建过程与其最终表示分离。适用于对象构造参数多且可选的场景。

    • 联想记忆: 去赛百味点餐。服务员(Builder)会按照“选面包 -> 加肉 -> 加蔬菜 -> 加酱料”的固定流程来制作,但每一步你都可以选择不同的材料,最终得到一个定制化的三明治。

  • 5. 原型 (Prototype)

    • 核心要点: 通过拷贝(克隆)一个现有实例来创建新对象,避免了复杂的构造过程。注意深拷贝与浅拷贝的区别。

    • 联想记忆: 复印机或克隆羊。当需要一个和现有对象一模一样的对象时,直接“复印”一份远比从头造一个要高效。

结构型模式:万物的“组合”之道

联想场景: 想象你在“建筑与装修”一个项目。

  • 6. 适配器 (Adapter)

    • 核心要点: 将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口,解决接口不兼容问题。

    • 联想记忆: 电源转换插头。你的两脚插头无法插入三孔插座,一个转换头(适配器)就解决了问题。

  • 7. 桥接 (Bridge)

    • 核心要点: 将抽象部分与它的实现部分分离,使它们可以独立地变化。

    • 联想记忆: 遥控器与电视机。遥控器(抽象)负责提供操作界面(开关、换台),电视机(实现)负责真正执行。你可以更换不同品牌的电视,但遥控器的使用方式不变。

  • 8. 组合 (Composite)

    • 核心要点: 将对象组合成树形结构,以表示“部分-整体”的层次。客户端可以统一对待单个对象和组合对象。

    • 联想记忆: 电脑里的文件夹系统。文件夹里可以有文件,也可以有子文件夹。你可以对单个文件执行“删除”,也可以对整个文件夹执行“删除”,操作是一致的。

  • 9. 装饰器 (Decorator)

    • 核心要点: 动态地给一个对象添加额外的职责,比继承更灵活。

    • 联想记忆: 给咖啡加料。你有一杯原味咖啡(原始对象),可以动态地给它加上牛奶、糖、奶油(装饰器)。每加一层,功能就增强一层,但它本质上还是一杯咖啡。

  • 10. 外观 (Facade)

    • 核心要点: 为一个复杂的子系统提供一个简单、统一的入口接口。

    • 联想记忆: 医院的导诊台。病人(客户端)不需要了解挂号、收费、药房等复杂内部系统,只需告诉导诊台自己的需求,由导诊台来协调一切。

  • 11. 享元 (Flyweight)

    • 核心要点: 通过共享大量相似对象来节约内存。关键是区分内部状态(可共享)和外部状态(不可共享)。

    • 联想记忆: 共享单车。成千上万辆单车(享元对象)的品牌、型号、颜色都是一样的(内部状态),可以被无数人共享。每个人的骑行目的地和时间(外部状态)则是不同的。

  • 12. 代理 (Proxy)

    • 核心要点: 为其他对象提供一个代理,以控制对这个对象的访问。

    • 联想记忆: 明星的经纪人。你不能直接联系到明星(真实对象),所有工作邀约、访问请求都必须通过经纪人(代理)来处理。经纪人可以帮你过滤、安排、甚至拒绝请求。

行为型模式:高效的“协作”流程

联想场景: 想象一家大公司的“日常工作流程”。

  • 13. 责任链 (Chain of Responsibility)

    • 核心要点: 将请求的发送者和接收者解耦,请求沿着一条对象链传递,直到被处理。

    • 联想记忆: 公司审批流程。你的请假申请单从组长传到经理,再到总监。每个人都可以决定是否批准(处理请求),如果自己无权处理,就传给下一个人。

  • 14. 命令 (Command)

    • 核心要点: 将一个请求或操作封装成一个对象。这使得请求可以被参数化、排队、记录日志,并支持撤销。

    • 联想记忆: 餐厅里的订单。顾客(客户端)告诉服务员(调用者)要一份宫保鸡丁(请求)。服务员将这个请求写在订单(命令对象)上,交给后厨(接收者)。后厨只需看订单就知道做什么菜。这个订单还可以被排队或取消。

  • 15. 迭代子 (Iterator)

    • 核心要点: 提供一种顺序访问聚合对象(如列表、数组)中各个元素的方法,而又不暴露其内部表示。

    • 联想记忆: 电视遥控器的“下一个频道”按钮。你不需要知道电视内部是如何存储和切换频道的,只需要按一下按钮,就能顺序地访问下一个频道。

  • 16. 中介者 (Mediator)

    • 核心要点: 用一个中介对象来封装一系列对象之间的交互,将复杂的网状依赖关系变为星型依赖关系。

    • 联想记忆: 机场的控制塔。每架飞机(对象)不需要与其他所有飞机直接通信,它们都只和控制塔(中介者)联系,由控制塔来协调所有飞机的起降,避免混乱。

  • 17. 备忘录 (Memento)

    • 核心要点: 在不破坏封装性的前提下,捕获一个对象的内部状态,并在对象之外保存这个状态,以便后续恢复。

    • 联想记忆: 游戏存档。在你挑战大Boss之前,先存个档(创建备忘录)。如果挑战失败,可以读档(恢复备忘录),回到之前的状态,而不用从头再来。

  • 18. 观察者 (Observer)

    • 核心要点: 定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象(主题)的状态发生改变时,所有依赖于它的对象(观察者)都会得到通知并自动更新。

    • 联想记忆: 微信公众号订阅。你(观察者)订阅了一个公众号(主题)。当公众号发布新文章时,微信会自动通知你,你无需时刻去刷新。

  • 19. 状态 (State)

    • 核心要点: 允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为,看起来就像是改变了它的类。

    • 联想记忆: 一个人的不同状态。同一个人,在“工作”状态下会写代码,在“下班”状态下会看电影,在“生病”状态下会休息。他的行为由其内部状态决定。

  • 20. 策略 (Strategy)

    • 核心要点: 定义一系列算法,并将每一个算法封装起来,使它们可以相互替换。

    • 联想记忆: 出行策略。去一个地方,你可以选择“坐公交”(策略A)、“打车”(策略B)或“骑自行车”(策略C)。根据时间、预算等因素,你可以随时切换策略。

  • 21. 模板方法 (Template Method)

    • 核心要点: 在一个父类中定义一个操作中的算法骨架,而将一些步骤延迟到子类中实现。

    • 联想记忆: 制作三明治的SOP。食谱(父类)规定了制作三明治的固定流程:“取两片面包 -> 在面包上放馅料 -> 合上三明治”。但具体放什么馅料(抽象步骤),由你(子类)自己决定。

  • 22. 访问者 (Visitor)

    • 核心要点: 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。

    • 联想记忆: 年度体检。你(对象结构)的身体器官(元素)是固定的。不同的医生(访问者),如内科医生、外科医生,会对你的身体进行不同的检查(操作),而无需改变你身体的构造。

  • 23. 解释器 (Interpreter)

    • 核心要点: 给定一种语言,定义它的文法的一种表示,并定义一个解释器,这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

    • 联想记忆: 音乐乐谱。五线谱(语言)有一套固定的规则,演奏家(解释器)看到不同的音符组合,就能“解释”并演奏出相应的旋律。

展示层模式:现代应用架构的基石
  • 24. MVC (模型-视图-控制器)

    • 核心要点: 将应用程序分为三个核心部分:模型(数据和业务逻辑)、视图(用户界面)和控制器(处理用户输入)。目标是实现逻辑和展示的解耦。

    • 联想记忆: 餐厅的运作模式。后厨(Model)负责管理食材和烹饪;菜单和餐桌上的菜品(View)负责向顾客展示;服务员(Controller)负责接收顾客的点单并通知后厨。三者各司其职,相互协作。


三、终极记忆口诀与复习策略

如果想在面试前快速回忆,试试下面的口诀:

  • 创建型 (5个): 单厂抽建原

    • (单例、工厂方法、抽象工厂、建造者、原型)

  • 结构型 (7个): 适桥组装外享代

    • (适配、桥接、组合、装饰、外观、享元、代理)

  • 行为型 (11个): 链命解迭中备观,态策模访

    • (责任链、命令、解释、迭代、中介、备忘、观察、状态、策略、模板、访问者)

复习建议:

  1. 第一遍:理解与联想。 通读本文,重点理解每个模式的意图和联想记忆法。

  2. 第二遍:画图与归纳。 尝试为每个模式画出简单的UML类图,并用一句话写下其核心场景。

  3. 第三遍:背诵与复述。 利用口诀快速背诵24个模式的名称,并练习用自己的话(结合联想记忆)向别人解释其中任意一个。


掌握设计模式并非一蹴而就,但通过正确的分类、理解核心并辅以巧妙的记忆方法,这个过程可以变得高效而有趣。

希望这篇文章能成为你学习路上的得力助手!

http://www.dtcms.com/a/573018.html

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