软件设计模式

软件工程中的设计模式在软件开发的过程中，设计模式是一种非常重要的概念。

设计模式是指在软件开发中，经过反复使用，被证明是有效的、可重用的经验总结，是程序员在软件开发中总结出来的比较好的实践方法。

设计模式让程序员能够在软件开发中更加灵活、高效地处理问题，提高了软件开发的质量和效率。

设计模式可以分为三种类型：创建型模式、结构型模式和行为型模式。

其中每种模式都有其独特的应用场景和解决方案。

一、创建型模式创建型模式主要解决对象的创建问题，提供了一种系统化的创建对象的方式，使得对象的创建过程更加灵活和高效。

创建型模式包括单例模式、工厂模式、抽象工厂模式、建造者模式和原型模式。

1. 单例模式单例模式是设计模式中最简单的模式之一，它是保证一个类只有一个实例，在全局中的唯一性。

单例模式的优点在于：1. 可以减小系统开销，避免重复创建对象。

2. 增加了灵活性，可以控制对象的生成顺序，实现对象共享等。

3. 可以和工厂模式和代理模式结合使用。

2. 工厂模式工厂模式是一种比较常见的创建型模式，它使用工厂方法来生成对象，而不是在代码中直接使用构造函数来生成对象。

工厂模式可以有多种不同的实现方式，包括简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。

工厂方法模式的优点在于：1. 解耦客户端和具体的产品类。

2. 扩展性好，可以增加新的产品类。

3. 可以实现多态，提高系统的灵活性。

3. 抽象工厂模式抽象工厂模式是工厂方法模式的拓展，它提供一个工厂接口用于创建一组相关或者相互依赖的对象。

抽象工厂模式的优点在于：1. 解耦客户端和具体的产品类。

2. 扩展性好，可以增加新的产品类。

3. 实现了一系列的产品族，满足客户端的需求。

4. 建造者模式建造者模式是一种用于构建复杂对象的模式，它将对象的构造和表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示方式。

建造者模式的优点在于：1. 可以对对象的构建过程进行控制，更加灵活。

2. 可以解决不同构建过程的复杂性，简化代码的编写。

软件设计模式及应用软件设计模式是指在软件设计过程中，通过总结和归纳出现的实际问题及解决办法，提炼出的一套经验和规范化的解决方案模板。

设计模式旨在提高代码的可复用性、可扩展性和可维护性，同时也能够提高软件设计的灵活性和可靠性。

常见的软件设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式、代理模式、装饰器模式等。

下面以几个常见的设计模式为例，介绍其应用场景和具体实现方式。

1. 单例模式：单例模式是一种创建型设计模式，保证一个类只能实例化一个对象，并提供一个全局访问点。

在应用中，当需要一个全局唯一的对象时，可以使用单例模式来保证对象的唯一性。

例如，在某个系统中，需要记录系统日志，并将日志保存到一个文件中。

可以使用单例模式来创建一个全局唯一的日志记录器，以便在各个模块中都可以访问和使用该日志记录器。

单例模式的实现方式有多种，常见的有饿汉式和懒汉式。

饿汉式在类加载时就创建对象，并提供一个静态方法返回该对象；懒汉式在第一次调用时才创建对象，并提供一个静态方法返回该对象。

2. 工厂模式：工厂模式是一种创建型设计模式，将对象的创建和使用分离，通过一个工厂类来创建对象。

工厂模式可以隐藏对象的具体实现，提供一致的接口供调用方使用。

例如，假如有一个图表软件，可以创建不同类型的图表，如饼图、柱状图、折线图等。

可以使用工厂模式来创建图表对象，调用方通过工厂类来创建具体的图表对象，而无需关注图表对象的具体创建过程。

工厂模式可以根据不同的调用需求，提供不同的工厂类。

常见的工厂模式包括简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。

3. 观察者模式：观察者模式是一种行为型设计模式，建立对象之间的一对多关系，当一个对象的状态发生变化时，其他依赖该对象的对象都会收到通知并更新状态。

例如，在一个购物网站中，当用户下单购买商品时，需要通知库存管理系统和订单管理系统等进行相应的处理。

可以使用观察者模式，在用户下单时，通知相关的系统进行处理。

观察者模式由被观察者和观察者组成。

软件开发中的设计模式有哪些在软件开发的领域中，设计模式就像是一套经过实践检验的解决方案，帮助开发者更高效、更优雅地解决常见的问题。

它们是软件开发中的宝贵经验总结，为构建可维护、可扩展和灵活的软件系统提供了有力的支持。

接下来，让我们一起探索一下软件开发中常见的设计模式。

一、创建型设计模式1、单例模式（Singleton Pattern）单例模式确保一个类只有一个实例存在，并提供一个全局访问点来获取该实例。

这在某些情况下非常有用，比如一个系统中只需要一个数据库连接池或者一个日志记录器。

想象一下，如果多个线程同时创建多个数据库连接池实例，不仅会浪费资源，还可能导致混乱。

通过单例模式，我们可以保证只有一个实例存在，有效地管理资源。

2、工厂模式（Factory Pattern）当我们需要创建对象，但又不想让客户端直接与具体的类进行交互时，工厂模式就派上用场了。

它定义了一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。

比如，在一个汽车生产厂中，有不同类型的汽车（轿车、SUV 等），我们可以通过一个工厂类根据需求来创建相应类型的汽车对象，而客户端只需要向工厂请求即可，无需关心具体的创建细节。

3、抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）抽象工厂模式提供了一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

例如，一个家具厂可能生产多种风格的家具（现代风格、古典风格），每种风格都有配套的椅子、桌子和沙发。

通过抽象工厂模式，我们可以根据用户选择的风格创建一整套家具，保证了风格的一致性和协调性。

4、建造者模式（Builder Pattern）建造者模式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。

比如构建一个电脑配置，我们可以有不同的 CPU、内存、硬盘等组件选择，通过建造者模式，可以清晰地定义构建的步骤和顺序，同时能够灵活地组合不同的组件来创建出各种不同配置的电脑。

软件开发中的设计模式在软件开发中，设计模式是一种使用经过验证的面向对象设计原则的可复用解决方案。

它是由四个基本元素组成：模式名称、问题描述、解决方案和效果。

一、单例模式单例模式是一种限制创建类实例个数的设计模式。

其特点是在整个系统中只存在一个实例，可以实现全局共享访问。

在软件开发中，当需要确保某个类只有一个实例，且该实例在系统中共享时，可以使用单例模式。

单例模式的常见应用场景包括线程池、数据库连接池等。

二、工厂模式工厂模式是一种通过工厂方法创建对象的设计模式。

其特点是将对象的具体创建过程封装在工厂类中，客户端无需关心具体的创建过程，只需通过工厂类获取所需的对象。

在软件开发中，当需要创建一系列相关的对象时，可以使用工厂模式。

它提供了一种扩展性较好的对象创建方式，可以根据需求添加新的具体产品类，而无需修改已有代码。

三、观察者模式观察者模式是一种对象之间一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，其所有依赖对象都将得到通知并自动更新。

在软件开发中，当需要实现对象之间的松耦合关系，以及当一个对象的状态改变需要影响其他相关对象时，可以使用观察者模式。

观察者模式的常见应用场景包括事件监听器、消息订阅发布系统等。

四、策略模式策略模式是一种定义一系列算法，并将其封装成独立的可互换的策略的设计模式，使得算法的变化独立于调用者。

在软件开发中，当需要实现一系列算法，并且这些算法可以相互替换时，可以使用策略模式。

策略模式的常见应用场景包括支付方式选择、排序算法等。

五、适配器模式适配器模式是一种将一个类的接口转换成客户端所期望的另一种接口的设计模式。

它使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。

在软件开发中，当需要使用已有的类，但其接口与所需接口不一致时，可以使用适配器模式。

适配器模式的常见应用场景包括系统间接口的适配、新旧系统的接口适配等。

六、装饰器模式装饰器模式是一种动态地给一个对象添加额外的职责的设计模式。

软件开发中的软件设计模式随着人工智能、大数据等领域的快速发展，软件开发已成为当前科技领域的重要组成部分。

而在软件开发中，软件设计模式是一项必须掌握的技能。

本文将从什么是软件设计模式、软件设计模式的作用、常见的软件设计模式以及如何选择合适的软件设计模式四个方面来进行阐述。

什么是软件设计模式软件设计模式，是指在软件开发中，常用的、经过实践验证的、可以被重复使用的软件设计思想或模板。

软件设计模式是对软件设计问题的一种标准解决方案。

它可以被视为一种面向对象设计中的最佳实践。

软件设计模式的作用软件设计模式有以下几个作用：1.提高代码的重用性：设计模式提供了一些面向对象设计的最佳实践，使得设计者可以在不断地项目组中，得到更好的代码重用，并且可以促进不同团队之间的代码交流和重用。

2.保证了软件设计的可扩展性：设计模式可以在很大程度上保证软件的可扩展性，保证了当软件遇到新的需求后，开发团队可以快速地根据设计模式进行合适的修改。

3.促进设计者思考：设计模式为设计者提供了一些思路，并且鼓励了设计者的创造性思维和计算机科学能力。

常见的软件设计模式现在普遍认可的软件设计模式有23种，它们被认为是面向对象设计的精华：1.单例模式：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。

2.工厂模式：将创建对象和使用对象分离开来，可以动态修改对象的实现，增强了代码的可扩展性。

3.抽象工厂模式：对产品的扩展和升级非常方便，符合“开闭原则”。

4.适配器模式：用一个适配类来实现两个不兼容的接口间的通信。

5.装饰器模式：对象装饰器是一个特殊的对象，它摆脱了静态继承的限制，可以动态地添加、撤销对象的功能。

6.代理模式：定义一个代理类，代理类封装了目标对象，通过代理类，可以在目标对象执行前后添加其他业务逻辑。

7.模板方法模式：一种基于继承的设计模式，定义了一个算法的骨架，让子类可以在不改变算法结构的情况下重写算法中的某些步骤。

8.外观模式：封装了系统的复杂性，提供了一个简单易用的外观接口，隐藏了系统的复杂性，并实现了客户端和子系统的解耦。

软件常见设计模式1.创建型模式单例模式单例模式（Singleton Pattern）是⼀种常⽤的软件设计模式，该模式的主要⽬的是确保某⼀个类只有⼀个实例存在。

当你希望在整个系统中，某个类只能出现⼀个实例时，单例对象就能派上⽤场。

⽐如，某个服务器程序的配置信息存放在⼀个⽂件中，客户端通过⼀个 AppConfig 的类来读取配置⽂件的信息。

如果在程序运⾏期间，有很多地⽅都需要使⽤配置⽂件的内容，也就是说，很多地⽅都需要创建 AppConfig 对象的实例，这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象，⽽这样会严重浪费内存资源，尤其是在配置⽂件内容很多的情况下。

事实上，类似 AppConfig 这样的类，我们希望在程序运⾏期间只存在⼀个实例对象1 class Singleton(object):2 def __init__(self):3 pass45 def __new__(cls, *args, **kwargs):6 if not hasattr(Singleton, "_instance"): # 反射7 Singleton._instance = object.__new__(cls)8 return Singleton._instance910 obj1 = Singleton()11 obj2 = Singleton()12 print(obj1, obj2) #<__main__.Singleton object at 0x004415F0> <__main__.Singleton object at 0x004415F0>1 class Singleton(object):2 def __init__(self):3 pass45 def __new__(cls, *args, **kwargs):6 if not hasattr(Singleton, "_instance"): # 反射7 Singleton._instance = object.__new__(cls)8 return Singleton._instance910 obj1 = Singleton()11 obj2 = Singleton()12 print(obj1, obj2) #<__main__.Singleton object at 0x004415F0> <__main__.Singleton object at 0x004415F0>⼯⼚模式⼯⼚模式是⼀个在软件开发中⽤来创建对象的设计模式。

软件设计模式与架构软件设计模式是软件开发中的重要概念之一，它描述了在特定情境下解决问题的经验性模板。

软件设计模式不仅使得软件开发更加高效和可维护，还能提高软件系统的性能和可扩展性。

而软件架构则是软件系统的基本结构和组织方式，它决定了系统的各个组件如何协同工作和相互通信。

1. 软件设计模式软件设计模式分为三种类型：创建型、结构型和行为型。

创建型设计模式主要关注对象的创建过程，包括单例模式、工厂模式和抽象工厂模式等。

结构型设计模式则关注类和对象的组合方式，如适配器模式、代理模式和装饰器模式等。

行为型设计模式则处理对象之间的通信和协作，如观察者模式、策略模式和模板方法模式等。

2. 软件架构软件架构是系统的骨架，决定了系统的各个部分如何相互协作。

常用的软件架构包括三层架构、MVC架构和微服务架构。

三层架构将系统分为表示层、业务逻辑层和数据访问层，实现了模块化和解耦。

MVC架构则将系统分为模型、视图和控制器，实现了数据模型和视图的分离。

而微服务架构则将系统拆分为多个小型服务，每个服务独立运行和部署，实现了弹性和可扩展性。

3. 软件设计模式与架构的关系软件设计模式和架构紧密相关，它们相互支持和影响。

设计模式提供了解决特定问题的模板，而架构决定了系统的整体结构。

使用设计模式可以帮助构建具有良好架构的系统，同时良好的架构也有助于更好地应用设计模式。

4. 示例：三层架构下的设计模式在三层架构中，可以结合多种设计模式来实现系统的不同功能。

4.1. 单例模式单例模式可以用于表示层的控制器，保证每个页面只有一个控制器实例，提高性能和安全性。

4.2. 工厂模式工厂模式可以用于数据访问层，根据不同的数据源类型创建对应的数据访问对象，提供灵活性和可扩展性。

4.3. 观察者模式观察者模式可以用于业务逻辑层，当某个对象的状态发生变化时，通知其他对象进行相应操作，实现松耦合。

4.4. 策略模式策略模式可以用于表示层，根据用户的不同需求选择不同的页面展示策略，提供灵活性和可定制性。

软件工程中的设计模式设计模式是在软件工程中，为了应对常见的设计问题，而提出的一系列可重用的解决方案。

设计模式可以帮助我们提高代码的可维护性、可扩展性和复用性。

设计模式主要分为三类：创建型、结构型和行为型。

一、创建型模式创建型模式主要关注对象的创建过程，主要有以下五种模式：1.单例模式（Singleton）：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

2.工厂方法模式（Factory Method）：定义一个接口用于创建对象，但让子类决定实例化哪个类。

3.抽象工厂模式（Abstract Factory）：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

4.建造者模式（Builder）：将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

5.原型模式（Prototype）：通过复制现有的实例来创建新的实例，而不是通过构造函数创建。

二、结构型模式结构型模式主要关注类和对象之间的组合，主要有以下七种模式：1.适配器模式（Adapter）：将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口，使得原本接口不兼容的类可以一起工作。

2.桥接模式（Bridge）：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立地变化。

3.组合模式（Composite）：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，使得客户可以统一使用单个对象和组合对象。

4.装饰器模式（Decorator）：动态地给一个对象添加一些额外的职责，而不改变其接口。

5.门面模式（Facade）：为一组复杂的子系统提供一个统一的接口，使得子系统更容易使用。

6.享元模式（Flyweight）：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

7.代理模式（Proxy）：为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

三、行为型模式行为型模式主要关注对象之间的通信，主要有以下十一种模式：1.职责链模式（Chain of Responsibility）：使多个对象都有机会处理请求，从而避免了请求发送者和接收者之间的耦合关系。

软件工程师必须要知道的设计模式设计模式是指在软件开发中常用的解决方案，它们可以帮助软件开发人员快速解决一些常见的问题，提高软件的可复用性、可维护性、可扩展性和可移植性。

软件工程师必须要掌握设计模式，才能在开发过程中更加高效地解决问题，提高代码质量和开发效率。

一、单例模式单例模式是一种常用的创建型模式，它保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

单例模式在实际开发中非常常见，例如数据库连接池、线程池、系统配置等。

单例模式非常实用，但也容易产生一些问题，例如多线程环境下的数据竞争问题。

二、工厂模式工厂模式是一种常用的创建型模式，它通过工厂方法来创建对象，而不是通过直接实例化。

工厂模式可以有效地解耦客户端和产品类，降低系统的耦合度。

工厂模式在实际开发中非常广泛，例如 Spring、Hibernate 框架都使用了工厂模式。

三、观察者模式观察者模式是一种常用的行为型模式，它定义了一种一对多的依赖关系，当对象状态发生改变时，所有依赖该对象的其它对象都会收到通知并自动更新。

观察者模式在实际开发中非常常见，例如GUI 开发中的事件处理机制，Android 开发中的广播机制等。

四、装饰器模式装饰器模式是一种常用的结构型模式，它可以在不改变原有对象的情况下，动态地给对象添加一些额外的功能。

装饰器模式在实际开发中非常实用，例如Java 中的IO 流就使用了装饰器模式，Spring AOP 技术也是基于装饰器模式实现的。

五、代理模式代理模式是一种常用的结构型模式，它为一个对象提供一个代理，以便控制对该对象的访问。

代理模式可以有效地降低系统的耦合度，增强系统的灵活性和扩展性。

代理模式在实际开发中非常常见，例如 Java 中的动态代理、Hibernate 中的延迟加载机制等。

六、模板方法模式模板方法模式是一种常用的行为型模式，它定义了一个操作中的算法框架，而将具体步骤延迟到子类中实现。

模板方法模式可以有效地降低系统的复杂度，提高代码的可复用性，是一种非常实用的模式。

常见的二十三种设计模式说明工厂模式：客户类和工厂类分开。

消费者任何时候需要某种产品，只需向工厂请求即可。

消费者无须修改就可以接纳新产品。

缺点是当产品修改时，工厂类也要做相应的修改。

如：如何创建及如何向客户端提供。

建造模式：将产品的内部表象和产品的生成过程分割开来，从而使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。

建造模式使得产品内部表象可以独立的变化，客户不必知道产品内部组成的细节。

建造模式可以强制实行一种分步骤进行的建造过程。

工厂方法模式：核心工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做，成为一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。

原始模型模式：通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的方法创建出更多同类型的对象。

原始模型模式允许动态的增加或减少产品类，产品类不需要非得有任何事先确定的等级结构，原始模型模式适用于任何的等级结构。

缺点是每一个类都必须配备一个克隆方法。

单例模式：单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例单例模式。

单例模式只应在有真正的“单一实例”的需求时才可使用。

适配器（变压器）模式：把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口，从而使原本因接口原因不匹配而无法一起工作的两个类能够一起工作。

适配类可以根据参数返还一个合适的实例给客户端。

桥梁模式：将抽象化与实现化脱耦，使得二者可以独立的变化，也就是说将他们之间的强关联变成弱关联，也就是指在一个软件系统的抽象化和实现化之间使用组合/聚合关系而不是继承关系，从而使两者可以独立的变化。

合成模式：合成模式将对象组织到树结构中，可以用来描述整体与部分的关系。

合成模式就是一个处理对象的树结构的模式。

合成模式把部分与整体的关系用树结构表示出来。

合成模式使得客户端把一个个单独的成分对象和由他们复合而成的合成对象同等看待。