设计模式概述

1、学习设计模式的目的

（1）应对面试

设计模式是程序员的基本功，因此是面试中常考察的知识点。

（2）写出高质量的代码

学好数据结构与算法目的是写出高效的代码，学好设计模式则是为写出高质量的代码。

（3）提高复杂代码的设计和开发能力

掌握好设计模式才能在开发复杂系统时写出易扩展、易用、易维护的代码。

（4）让读源码、学框架事半功倍

优秀的开源项目、框架、中间件为了代码的扩展性、灵活性、可维护性，类结构和类之间的关系都非常复杂，大量使用设计模式和设计思想，因此掌握好设计模式读源码更加容易。

2、设计模式

经典的设计模式有23种，可以分为创建型、结构型、行为型。

2.1、创建型模式

　　创建型设计模式包括：单例模式、工厂模式、建造者模式、原型模式。它主要解决对象的创建问题，封装复杂的创建过程，解耦对象的创建代码和使用代码。

（1）单例模式

　　单例模式单例模式用来创建全局唯一的对象。一个类只允许创建一个对象（或者叫实例），那这个类就是一个单例类，这种设计模式就叫作单例模式。单例有几种经典的实现方式，它们分别是：饿汉式、懒汉式、双重检测、静态内部类、枚举。

（2）工厂模式

　　工厂模式包括简单工厂、工厂方法、抽象工厂这 3 种细分模式。其中，简单工厂和工厂方法比较常用，抽象工厂的应用场景比较特殊，所以很少用到。

　　工厂模式用来创建不同但是相关类型的对象（继承同一父类或者接口的一组子类），由给定的参数来决定创建哪种类型的对象。实际上，如果创建对象的逻辑并不复杂，那直接通过 new 来创建对象就可以了，不需要使用工厂模式。当创建逻辑比较复杂，是一个“大工程”的时候，就考虑使用工厂模式，封装对象的创建过程，将对象的创建和使用相分离。

　　当每个对象的创建逻辑都比较简单的时候，推荐使用简单工厂模式，将多个对象的创建逻辑放到一个工厂类中。当每个对象的创建逻辑都比较复杂的时候，为了避免设计一个过于庞大的工厂类，推荐使用工厂方法模式，将创建逻辑拆分得更细，每个对象的创建逻辑独立到各自的工厂类中。

　　详细点说，工厂模式的作用有下面 4 个，这也是判断要不要使用工厂模式最本质的参考标准。

　　——封装变化：创建逻辑有可能变化，封装成工厂类之后，创建逻辑的变更对调用者透明。

　　——代码复用：创建代码抽离到独立的工厂类之后可以复用。

　　——隔离复杂性：封装复杂的创建逻辑，调用者无需了解如何创建对象。

　　——控制复杂度：将创建代码抽离出来，让原本的函数或类职责更单一，代码更简洁。

　　除此之外，工厂模式有一个非常经典的应用场景：依赖注入框架，比如 Spring IOC，它用来集中创建、组装、管理对象，跟具体业务代码解耦，让开发者聚焦在业务代码的开发上。

（3）建造模式

　　建造者模式用来创建复杂对象，可以通过设置不同的可选参数，“定制化”地创建不同的对象。建造者模式的原理和实现比较简单，重点是掌握应用场景，避免过度使用。

　　如果一个类中有很多属性，为了避免构造函数的参数列表过长，影响代码的可读性和易用性，我们可以通过构造函数配合 set() 方法来解决。但是，如果存在下面情况中的任意一种，就要考虑使用建造者模式了。

　　——把类的必填属性放到构造函数中，强制创建对象的时候就设置。如果必填的属性有很多，把这些必填属性都放到构造函数中设置，那构造函数就又会出现参数列表很长的问题。如果把必填属性通过 set() 方法设置，那校验这些必填属性是否已经填写的逻辑就无处安放了。

　　——如果类的属性之间有一定的依赖关系或者约束条件，继续使用构造函数配合 set() 方法的设计思路，那这些依赖关系或约束条件的校验逻辑就无处安放了。

　　——如果希望创建不可变对象，也就是说，对象在创建好之后，就不能再修改内部的属性值，要实现这个功能，就不能在类中暴露 set() 方法。构造函数配合 set() 方法来设置属性值的方式就不适用了。

（4）原型模式

　　如果对象的创建成本比较大，而同一个类的不同对象之间差别不大（大部分字段都相同），在这种情况下，可以利用对已有对象（原型）进行复制（或者叫拷贝）的方式，来创建新对象，以达到节省创建时间的目的。这种基于原型来创建对象的方式就叫作原型模式。

　　原型模式有两种实现方法，深拷贝和浅拷贝。浅拷贝只会复制对象中基本数据类型数据和引用对象的内存地址，不会递归地复制引用对象，以及引用对象的引用对象……而深拷贝得到的是一份完完全全独立的对象。所以，深拷贝比起浅拷贝来说，更加耗时，更加耗内存空间。

2.2、结构型模式