程序设计模式有哪些：程序设计模式有哪些？图解常见设计模式及其应用场景

来源：网络作者：日期：2025-11-02 03:29:46

在软件开发中，设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、经过验证的解决方案，用于解决特定问题或实现特定功能，它们是经验丰富的开发者总结出的最佳实践，能够提高代码的可读性、可维护性和可扩展性，设计模式并不是某种特定语言或框架的专属工具，而是通用的编程思想,适用于多种编程语言和开发场景。

设计模式通常分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式,下面我们将逐一介绍这些模式及其典型应用场景。

创建型模式

创建型模式关注对象的创建机制，帮助开发者在不指定具体类的情况下创建对象,提高代码的灵活性和解耦性。

单例模式（Singleton Pattern）
- 作用：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
- 应用场景：数据库连接池、配置管理器、线程池等需要共享资源的场景。
工厂模式（Factory Pattern）
- 作用：将对象的创建逻辑封装在工厂类中，使代码结构更清晰。
- 变体：抽象工厂模式（创建相关对象族）、工厂方法模式（将具体产品的创建操作封装）。
建造者模式（Builder Pattern）
- 作用：将复杂对象的创建过程分解为多个步骤，允许灵活构建不同类型的对象。
- 应用场景：配置文件生成、复杂对象初始化（如Java的StringBuilder）。
原型模式（Prototype Pattern）
- 作用：通过复制现有对象来创建新对象，避免重复创建过程。
- 应用场景：游戏中的角色克隆、图形编辑器中的对象复制。

结构型模式

结构型模式关注类或对象的组合，使系统更加灵活,能够应对需求变化。

适配器模式（Adapter Pattern）
- 作用：将不兼容的接口转换为客户端可以使用的接口。
- 应用场景：不同系统集成、第三方库的接口适配。
桥接模式（Bridge Pattern）
- 作用：将抽象部分与实现部分分离，使两者可以独立变化。
- 应用场景：图形库中绘制不同形状（如圆形、方形）时,将图形与绘制方式解耦。
组合模式（Composite Pattern）
- 作用：将对象组合成树形结构，以实现部分-整体的操作。
- 应用场景：文件系统、UI组件树、组织架构图。
装饰器模式（Decorator Pattern）
- 作用：动态为对象添加功能，而不改变其结构。
- 应用场景：权限控制、日志记录、缓存功能的动态添加。
外观模式（Facade Pattern）
- 作用：提供一个统一的接口，隐藏系统的复杂性。
- 应用场景：系统模块集成、第三方API封装。
享元模式（Flyweight Pattern）
- 作用：通过共享对象来减少内存占用，适用于大量重复对象的场景。
- 应用场景：文本编辑器中的字符缓存、数据库连接池。

行为型模式

行为型模式关注对象之间的责任分配和通信方式,帮助开发者设计出更加灵活的交互逻辑。

策略模式（Strategy Pattern）
- 作用：定义一系列算法，将它们封装，并让它们可以互相替换。
- 应用场景：排序算法、支付方式选择、路由策略。
观察者模式（Observer Pattern）
- 作用：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象状态变化时，所有依赖者都会收到通知。
- 应用场景：事件处理系统、消息推送、实时数据更新。
模板方法模式（Template Method Pattern）
- 作用：定义算法的框架，并将一些步骤延迟到子类实现。
- 应用场景：框架设计、业务流程自动化（如订单处理流程）。
命令模式（Command Pattern）
- 作用：将请求封装为对象，使系统可以支持请求的排队、记录、撤销等操作。
- 应用场景：宏命令、事务操作、远程控制。
访问者模式（Visitor Pattern）
- 作用：在不修改对象的前提下，为对象添加新的操作。
- 应用场景：文档处理、数据统计、XML解析。
状态模式（State Pattern）
- 作用：允许对象在内部状态改变时改变其行为。
- 应用场景：游戏状态机、订单状态流转、用户权限管理。
责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）
- 作用：将多个对象串联成一个链，请求沿着链传递，直到被处理。
- 应用场景：异常处理、审批流程、过滤器链。
中介者模式（Mediator Pattern）
- 作用：减少对象之间的直接交互，通过一个中介者协调多个对象的操作。
- 应用场景：UI组件交互、多线程通信、复杂模块间的协调。