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设计模式-结构型-代理模式.md

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简介：
本文档深入探讨了软件设计中的代理模式，一种常用的结构型设计模式。通过使用代理，可以控制对对象的访问并添加额外的操作。 设计模式中的代理模式是一种结构型设计模式。它提供了一个对象作为另一个对象的占位符或替身，并控制对原始对象的访问。使用代理的优点包括延迟加载、远程调用以及在不改变接口的情况下增加功能等。 通过引入一个中间层（即代理），可以实现各种不同的目的，例如安全检查、事务管理或者缓存机制等功能，而无需修改客户端代码和目标类本身。这种模式使得程序更加灵活且易于维护，在实际应用中非常常见。

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  • 设计模式-结构型-代理模式.md
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    本文档深入探讨了软件设计中的代理模式，一种常用的结构型设计模式。通过使用代理，可以控制对对象的访问并添加额外的操作。 设计模式中的代理模式是一种结构型设计模式。它提供了一个对象作为另一个对象的占位符或替身，并控制对原始对象的访问。使用代理的优点包括延迟加载、远程调用以及在不改变接口的情况下增加功能等。 通过引入一个中间层（即代理），可以实现各种不同的目的，例如安全检查、事务管理或者缓存机制等功能，而无需修改客户端代码和目标类本身。这种模式使得程序更加灵活且易于维护，在实际应用中非常常见。
     
  • 桥接模式（结构型设计模式）.md
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    本Markdown文档深入讲解了桥接模式，一种用于解耦接口与其实现方式的结构型设计模式。通过此模式，可以灵活地替换具体实现，提高代码复用性与扩展性。 桥接模式是一种结构型设计模式，其主要目的是将抽象与实现解耦，使它们可以独立地进行变化。在软件设计中，我们经常会遇到需要分离抽象概念和具体实现的场景，而桥接模式正好能够解决此类问题。 ### 桥接模式定义 通过提供一个作为桥梁的接口，桥接模式允许抽象部分和实现部分各自独立发展。这种模式涉及一个接口来连接实体类的功能与具体的实现类。这样一来，可以自由组合不同的抽象层次和具体实现方式，并在不修改现有代码的情况下动态替换不同组件。 ### 使用场景 1. 当需要选择性地使用多个可能的抽象或接口时。 2. 支持独立扩展抽象部分和实现部分而不相互影响。 3. 在两个维度都需要各自独立变化且互不影响的情形下，如界面元素与外观风格的变化。 4. 需要处理具有多变属性的对象，并在不改变对象结构的情况下适应这些变化。 ### 主要角色 1. **抽象部分（Abstraction）**：定义了系统高层接口并引用实现部分；通常将具体工作委托给实现类完成。 2. **扩展抽象部分（Refined Abstraction）**：继承自基础的抽象，提供额外的功能或修改原有行为。 3. **实现部分（Implementor）**：为抽象层提供的服务设定规范，并由具体实现类去执行这些操作。 4. **具体实现部分（Concrete Implementor）**：定义了如何实施特定的服务。系统中可能存在多种此类的具体实例。 ### 类图 桥接模式的类图展示了各个组件之间的关系，包括抽象和扩展抽象的部分以及实现它们的方式之间是如何关联的。 ### 示例代码说明 示例中通过Shape接口代表抽象部分，Color接口作为具体的实现方式；Circle、Square等具体形状继承自Shape并提供绘图方法。而Red、Green则是实现了Color的具体类，用于指定颜色渲染逻辑。客户端利用这些组合创建出不同外观和行为的实例。 ### 工作中的应用 在实际项目开发中，桥接模式可应用于多种场景：如图形用户界面的设计（分离窗口与装饰）、数据库访问层设计以适应不同的SQL方言、消息系统里的消息类型及传输方式等。通过这种方式可以灵活地添加或修改实现部分而不影响抽象层次的稳定性，从而提高代码质量和维护效率。
     
  • 结构型设计模式之享元模式.md
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    本文介绍了享元（Flyweight）设计模式的概念、应用场景及其优势，通过实例讲解了如何使用享flyweight模式优化程序性能。适合对设计模式感兴趣的开发者阅读。 享元模式（Flyweight）是23种设计模式之一，属于结构型设计模式。该模式通过共享技术有效地支持大量细粒度对象的复用。其目的是为了减少创建对象的数量，以降低内存占用并提高性能。 ### 细粒度对象 享元模式主要处理的对象是有多个内部状态的细粒度对象。这些对象因体积小而创建成本较高，并且它们的状态可以被分离为共享部分和非共享部分。通过将内部状态独立出来并在不同的实例间进行共享，享元模式得以实现。 ### 使用场景 1. 大量相似对象的情况：当应用程序需要使用大量类似的对象时，例如文本编辑器中的字符对象，在这种情况下应用享元模式可以确保相同字符只创建一次并供后续复用。 2. 缓存机制：在频繁访问某个高成本计算或创建的对象的情况下，可以通过将这些对象存储到缓存中来实现。这样当再次需要使用时可以直接从缓存获取，避免重复的计算和创建操作，从而提高系统性能。 3. 连接池与资源池设计：例如数据库连接可以在多个请求间共享以减少频繁地创建及销毁连接的操作；线程也可以通过类似的机制进行管理。 ### 作用 1. 提升效率：对于那些对象生成成本较高的情况，使用缓存可以避免重复的创建过程。 2. 减少内存消耗：尽可能多地复用对象来降低系统的整体资源需求。 ### 主要角色 - Flyweight（享元接口）定义了所有具体实现类需要遵守的方法，以便外部代码可以通过它与具体的享元交互。 - ConcreteFlyweight（具体的享元对象）实现了上述的共享状态，并提供了必要的业务逻辑方法。 - FlyweightFactory（享元工厂）用于创建和管理这些飞天模式下的实例。它维护一个池来存储已存在的或者新生成的对象，以便于复用。 - UnsharedConcreteFlyweight（非共享享元对象）不需要被分享但仍然需要遵循统一的接口以处理特定业务逻辑。 ### 类图 类图展示了各种组件之间的关系：工厂创建并管理实例；而这些实例则实现了共同定义的方法来执行各自的职责。同时，它也包括了那些不参与数据共享但是依然通过相同的接口进行操作的具体对象类型。 ### 示例代码 示例中以Java语言为例介绍了如何实现享元模式： - CharFlyweight作为抽象类规定了所有字符的操作。 - Character是CharFlyweight的子类，并实现了具体的业务逻辑方法。 - CharFactory负责创建和返回实例，确保同一类型的字符不会被重复生成。 ### 实际应用 1. 缓存：在需要快速访问数据对象时使用享元模式来实现缓存机制是一个常见做法。 2. 字符串常量池：Java中的字符串是通过一个内部的字符串池进行管理以复用相同的值，这也是享元模式的一个典型例子。 3. 线程与连接资源池设计同样遵循了这种思想。 综上所述，在对象创建成本高、数量多且状态可以分离的情况下应用享元模式能够有效减少内存消耗及提高性能。它是构建高效可扩展系统的重要工具之一。
     
  • 结构型设计模式之组合模式.md
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    本文介绍了软件设计模式中的组合模式，解释了如何使用对象来组成树形结构，并通过实例展示了该模式在实际开发中的应用。 组合模式是软件设计中的结构型设计模式之一。它的核心在于将对象组织成树状层次结构来表示部分与整体的关系，并确保客户端能够以统一的方式处理单个组件或由这些组件组成的集合。 ### 组合模式定义 该模式允许创建具有类似层级关系的系统，如文件目录、用户界面元素树等，其中每个节点可以是叶子（没有子项）或者组合容器。这种设计使得对单一对象和复合对象的操作方式一致化成为可能。 ### 使用场景 - 当程序结构呈现为层次化的树形时。 - 需要统一处理单个组件及其组成的复杂集合的情况。 ### 主要角色 1. **Component（构件）**：定义了所有元素的公共接口，包括添加或移除子项的方法（如果适用），以及递归遍历其结构的功能。 2. **Leaf（叶节点）**：代表没有子级的最简单组件。除了执行自身功能外，还可以通过继承自组合类来实现与子对象交互的操作。 3. **Composite（复合体）**：表示拥有一个或多个子元素的对象，并负责管理这些成员。 ### 类图 在典型的UML图中，会有一个抽象构件接口以及两个具体类型的实现——叶节点和复合体。其中，后者包含用于存储其直接下属的列表或其他形式的数据结构容器。 ### 示例代码 通常情况下，组合模式的应用包括定义一个共同的基础类或接口（如`FileSystemComponent`），该基础类型规定了所有组件必须遵守的方法签名；接着是具体实现这些类型的子类——例如代表文件和目录。客户端则利用这种层次化的设计来创建、操作并展示复杂的树形结构。 ### 优缺点 **优点** - 简化对单个元素及复杂组合的一致性处理。 - 容易添加新的组件类型而无需修改现有代码。 - 利用多态性和递归特性简化了编程逻辑。 - 支持灵活的层次构造，便于创建复杂的树状结构。 **缺点** - 设计更为复杂，需要更多时间去理解和实现。 - 新增或更改组件可能引起接口变化或其他类别的调整，灵活性较低。 - 可能导致不符合实际需求的层级关系出现于系统中。 ### 总结 组合模式提供了一种处理具有层次结构的数据模型的有效方法。通过将对象组织成树状形式，并以一致的方式操作这些节点及其集合，它可以简化复杂系统的实现与维护工作。不过，在设计时仍需谨慎考虑如何定义合适的类和接口来避免不必要的复杂性或过度工程化的问题。
     
  • 结构型设计模式之外观模式.md
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    本文介绍了结构型设计模式之一的外观模式，解释了其定义、作用以及如何在实际开发中应用，帮助读者简化复杂系统的使用。 外观模式是软件工程中的常用设计模式之一，属于结构型模式范畴。它主要用来简化复杂子系统的接口，使得客户端与这些复杂的内部系统交互更加简单明了，并隐藏其内在的复杂性。 在定义和应用场景方面，外观模式有以下几点关键知识点： 1. 简化复杂系统：开发过程中常会遇到由多个子系统构成的庞大且复杂的软件体系。每个子系统的接口数量众多，导致整个系统的管理变得困难。使用外观模式可以将这些复杂的接口进行整理合并成一个高层次的接口，使客户端无需了解内部结构即可通过简化后的接口来操作。 2. 减少耦合：没有使用外观的情况下，客户端代码直接依赖于各个具体的子系统实现细节，这会导致高耦合性的问题——即当任何一个子系统的具体实现发生变化时，可能需要对所有与之交互的客户端进行相应的修改。采用外观模式可以将客户端和内部组件解耦，让客户端只需要关注高层接口即可。 3. 单一入口：提供一个统一的访问点有助于系统管理和使用。通过外观模式提供的单一接口，客户只需与其互动而无需考虑背后的多个子系统的协同工作情况。这种方式简化了代码并方便了一致性的管理与修改。 4. 封装变化：软件开发过程中会不断进行内部结构调整和优化以适应新的需求或技术进步。这些变动通常会影响到那些依赖于原有实现的客户端程序，导致它们也需要做出调整来保持兼容性。利用外观模式可以将这种变化隔离在高层接口中，使客户端无需修改代码即可继续使用更新后的系统。 5. 实现松耦合：通过仅让客户端与外观类交互而不需要了解具体内部工作原理的方式，外观模式有助于实现软件组件间的低程度依赖关系，从而减少由于底层变更所引发的连锁反应对整个项目的影响范围和复杂度。 6. 简化大型系统维护：在管理包含众多模块及子系统的庞大体系时，采用外观设计可以有效封装这些组成部分，并对外提供统一接口。这不仅简化了客户端代码结构也提高了整体项目的可维护性和扩展性。 通过上述描述可以看出，外观模式对于改善软件架构、提高灵活性和增强适应能力具有重要作用。它有助于打造更加健壮且易于管理的系统框架，在处理复杂项目时是一个值得推荐的设计选择。
     
  • 结构型设计模式之装饰者模式.md
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    本篇文档深入浅出地介绍了装饰者（Decorator）设计模式的概念、原理及其在实际编程中的应用，帮助读者理解如何动态地给对象添加职责。 ### 装饰者模式 装饰者模式是一种结构型设计模式，它允许用户在不改变原有对象的基础上动态地添加额外的职责或行为。与通过继承扩展功能相比，装饰者模式提供了更灵活的扩展方式。 #### 定义与概念 装饰者模式主要由以下几个核心角色组成： 1. **组件接口（Component）**：定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责。 2. **具体组件（ConcreteComponent）**：定义一个将要被装饰的对象，也就是真正的业务逻辑所在的类。 3. **装饰者抽象类（Decorator）**：维持一个指向组件接口对象的引用，并定义一个与组件接口一致的接口。 4. **具体装饰者（ConcreteDecorator）**：具体的装饰者类，实现装饰功能，即在组件接口对象中添加新的行为。 装饰者模式的使用场景包括： - 在运行时需要动态给对象增加职责的情况。 - 当系统需要通过组合方式扩展功能，而不是通过继承的方式。 - 当采用继承的方式会导致类的数量爆炸性增长时，使用装饰者模式可以减少类的数量。 #### 装饰者模式的使用 装饰者模式通过组合的方式来实现对组件的装饰。装饰者对象将请求转发给它所装饰的对象，并且可能在将请求转发之前或者之后添加一些额外的功能。 下面以一个咖啡的例子来说明装饰者模式的实现。假设我们有一个简单的咖啡接口`ICoffee`，一个具体的咖啡实现`OriginalCoffee`，以及两个装饰者类`MilkDecorator`和`SugarDecorator`，它们分别代表加奶和加糖的行为。 ```java public interface ICoffee { void makeCoffee(); } public class OriginalCoffee implements ICoffee { @Override public void makeCoffee() { System.out.print(原味咖啡); } } public abstract class CoffeeDecorator implements ICoffee { protected final ICoffee coffee; public CoffeeDecorator(ICoffee coffee) { this.coffee = coffee; } @Override public void makeCoffee() { coffee.makeCoffee(); } } public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator { public MilkDecorator(ICoffee coffee) { super(coffee); } @Override public void makeCoffee() { super.makeCoffee(); addMilk(); } private void addMilk() { System.out.print(加奶); } } public class SugarDecorator extends CoffeeDecorator { public SugarDecorator(ICoffee coffee) { super(coffee); } @Override public void makeCoffee() { super.makeCoffee(); addSugar(); } private void addSugar() { System.out.print(加糖); } } public class Client { public static void main(String[] args) { ICoffee coffee = new OriginalCoffee(); coffee.makeCoffee(); System.out.println(); coffee = new MilkDecorator(coffee); coffee.makeCoffee(); System.out.println(); coffee = new SugarDecorator(coffee); coffee.makeCoffee(); } } ``` 当程序运行时，客户端代码首先创建了一个`OriginalCoffee`对象，代表原味咖啡。然后，通过`MilkDecorator`装饰者添加了加奶的行为，再通过`SugarDecorator`装饰者添加了加糖的行为，最终输出了原味咖啡加奶再加糖的整个过程。 装饰者模式可以创建一个装饰者栈，这样可以按照需求将任意多的装饰者对象叠加到一个组件上。使用装饰者模式可以避免创建大量只是因为扩展功能而略有不同的子类。 #### 装饰者模式与代理模式的区别 装饰者模式和代理模式都是通过组合来扩展对象，但它们的重点不同。装饰者模式侧重于动态地为对象增加职责或行为，而代理模式则主要控制对对象的访问。例如，代理通常用于实现安全性、延迟加载等功能。 在结构上，一般情况下一个系统中只有一个代理类，而在装饰者模式下可能形成多个层次的装饰链（即多个装饰者叠加）。因此，在实际应用时需要根据具体需求选择合适的模式来使用。
     
  • 设计模式之创建型-构建者模式.md
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    本文档深入探讨了软件工程中的设计模式之一——构建者模式，专注于其在创建型模式分类下的应用和优势。通过实例解析如何使用该模式提高代码可维护性和灵活性。 构建者模式是一种创建型设计模式，它允许用户通过指定复杂对象的类型和内容来逐步创建它们。该模式分离了对象的构建过程与表示方式，使得能够以不同的形式展现同一类型的构造流程而不必改变整个制造方法。 在软件开发中，这个模型特别适用于以下情况： 1. 当需要独立于组成部分及装配步骤设计复杂的生成算法时。 2. 如果产品有多种可能的表现形态，并且这些不同表现必须通过相同的构建过程来实现的话。 模式涉及的主要角色包括： 1. 产品（Product）：最终创建的复杂对象。通常，这个角色由特定类表示，在示例中是Computer类。 2. 建造者接口（Builder）：定义了生成复杂对象的方法集合，并且需要被具体实施来构建这些产物。在例子中的实现为ComputerBuilder接口。 3. 具体建造者（Concrete Builder）：实现了BuilderInterface，完成特定产品的构造和组装过程。示例中由LenovoComputerBuilder和MacComputerBuilder类表示。 4. 指挥者（Director）：使用BuilderInterface的对象来指导构建流程的执行，并确保遵循正确的步骤去创建复杂的产品表现形式。在案例里是通过ComputerDirector类实现。 这些角色之间的协作关系可以通过其构造图示清楚地看到，其中指挥者负责协调建造者的活动以生成产品对象。 实例代码展示了如何应用这种设计模式。首先定义了需要构建的计算机（如包含CPU、RAM等核心组件以及USB端口数量和显示器键盘等可选配件）的具体类Computer。接着是抽象Builder类ComputerBuilder的规定——所有具体构造者都必须实现的方法，包括设置USB接口数、显示设备及按键布局，并最终完成产品的制造。 两个具体的建造者LenovoComputerBuilder和MacComputerBuilder继承自上述的BuilderInterface并实现了各自的构建逻辑来生产联想与苹果品牌的电脑产品。 同时，计算机指挥器类ComputerDirector通过makeComputer()方法根据传递给它的具体构造者的实例设置各种配件数量以及其它可选配置，并最终生成一个完整的计算机对象。客户端代码通过创建特定的建造者实例并将它们提供给指令者类以获得所需的产品形式；这种方式使生产逻辑与客户使用端解耦，从而简化了构建过程和产品的细节。 该模式的优点在于： - 支持逐步构造复杂的物体。 - 封装并隐藏了生成的具体步骤。 - 提供了一种控制产品创建方式的方法。 - 允许不同的表示方案的产品对象的产生。 - 增强系统的灵活性及可扩展性。 然而，其缺点包括： - 如果产品的构建过程相对简单，则使用该模式可能会增加不必要的复杂度。 - 客户端可能需要更多的时间来理解如何应用这种设计模型。
     
  • 行为型设计模式之迭代器模式.md
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    本篇文档深入解析了迭代器模式作为行为型设计模式之一的核心理念与应用场景，旨在帮助开发者理解并灵活运用该模式解决实际问题。 迭代器模式是一种行为型设计模式，其主要目的是提供一种方法顺序访问一个聚合对象（也称为容器）中的各个元素，而不暴露该容器的内部表示。在软件开发中，这种模式被广泛应用于各种集合类的遍历过程中，以确保对这些集合的操作既简单又安全。 ### 关键知识点 #### 定义 迭代器模式通过定义一个接口来实现访问和遍历元素的基本操作。例如，在Java语言中，这一功能通常由`Iterator`接口及其相关的`next()`、`hasNext()`等方法提供支持。 #### 使用场景 该设计模式适用于以下情况： - 当需要统一的接口来访问聚合对象内部的各个元素时。 - 如果你需要对同一个集合进行多种不同方式的遍历操作。 - 在为不同的数据结构提供一致性的遍历机制方面，迭代器模式也非常有用。 #### 主要角色 1. **迭代器（Iterator）**：定义了访问和遍历元素的方法接口。通常包括两个基本方法:`hasNext()`用于检查是否还有更多可访问的元素；`next()`返回下一个元素。 2. **具体的迭代器（Concrete Iterator）**：实现了上述接口，并跟踪当前遍历的位置。 3. **聚合（Aggregate）**：定义了创建相应迭代器对象的方法接口。 4. **具体的聚合（Concrete Aggregate）**：实现创建具体迭代器的接口，通过调用该方法可以获取到合适的实例。 #### 类图 在面向对象设计中，类图用于表示不同类之间的静态关系。对于迭代器模式而言，这种图表展示了迭代器、各种具体迭代器类型、以及聚合和它们的具体实现之间的相互作用方式。 #### 示例代码 示例通常使用特定编程语言来展示如何应用该模式。比如，在Java里，`java.util.ArrayList` 类就使用了这一设计模式来遍历列表中的元素。“ArrayList”类内部定义了一个私有静态类“Itr”，它实现了“Iterator”接口，并管理着遍历过程的状态。 ### 详细解释 在提供的示例代码中，“Iterator”接口规定了几种方法，包括 `hasNext()`、`next()`、`remove()` 和 `forEachRemaining()`。其中的 `remove()` 和 `forEachRemaining()` 是默认实现的方法，可以被具体迭代器类覆盖。 “Itr”是“Iterator”接口的一个实例，在遍历过程中维护当前的位置和已访问元素的状态。“Itr”的构造函数为私有，这意味着它只能在“ArrayList”内部创建。通过调用“ArrayList”的`iterator()`方法就可以获取到这个具体的迭代器。 “Itr”类的 `hasNext()` 方法用于确认是否还有可遍历的元素；而`next()`方法则返回下一个集合中的项目，并更新迭代器的状态。“remove()”功能是删除最近一次调用`next()`时所返回的那个元素，但是需要注意的是，在未先执行“next()”的情况下直接使用“remove()”，会引发异常。 此外，“forEachRemaining(Consumer)`允许传入一个函数式接口作为参数，用于对集合中剩余的每个项目进行操作。 ### 实际应用 在Java集合框架内，迭代器模式被应用于所有类型的遍历需求。例如`ListIterator`提供了双向遍历列表的能力；而“Map”则通过其`keySet()`, `entrySet()` 和 `values()` 方法返回了可以用于访问映射内容的视图。 该设计模式解决了对集合对象进行统一遍历的问题，同时避免暴露内部结构给外部代码，从而提升了程序的安全性和可维护性。
     
  • 设计模式之创建型-原型模式.md
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    本文介绍了设计模式中的创建型模式之一——原型模式。通过该模式可以实现对象的复制与克隆，适用于需要频繁创建大量具有相同结构的对象场景。 原型模式是创建型设计模式的一种应用方式，用于高效地重复生成对象，并确保性能最优。这种模式通过定义一个抽象接口来实现当前对象的克隆功能。 **原型模式的基本概念：** 该模式主要涉及两个角色——抽象原型类和具体原型类。前者负责声明克隆方法，而后者则提供具体的复制逻辑以实现这个接口中的规定要求。 **应用场合分析：** 当创建复杂且成本高昂的对象时（比如需要复杂的构造过程或依赖于远程服务），使用已有的实例进行浅层或深层的副本生成可以大幅提升效率和性能。此外，在构建多个对象共享同一初始状态的情况下，预先准备一个具备该状态的原型并在此基础上复制修改是较为理想的选择。 **核心角色定义：** 1. **抽象原型（Prototype）：** 这是一个所有具体实现类共同遵循的基础模板或接口，其内部包含了一个用于创建副本的方法。 2. **具体原型（Concrete Prototype）：** 实现了上述基础模板中的克隆方法，并提供具体的复制逻辑。不同的具体原型可能支持不同形式的复制操作。 在面向对象设计中，通过使用UML类图可以直观展示出抽象与实现之间的关系。对于原型模式而言，通常会有一个表示接口或抽象基类的核心元素（Prototype），其内部定义了克隆方法；同时也会有若干具体的子类型继承自该核心，并且各自实现了特定的复制逻辑。 **示例代码解释：** 在提供的Java语言实例中，首先设计了一个产品原型接口ProductPrototype，其中声明了一个用于创建对象副本的方法copy。然后具体实现一个名为Product的产品类来贯彻这个接口并提供相应的克隆方法实现细节；最后，在客户端代码Client内演示了如何调用这些功能以生成新的具有相同属性的实体。 在实际开发场景中，尤其是在构建大型且复杂的面向对象系统时，原型模式能显著减少创建新实例所需的资源消耗。例如在一个在线商城应用里需要频繁处理商品分类的问题上，我们可以利用一个包含所有共享配置信息的商品类别具体原型类ProductCategory，并通过克隆方法来快速生成新的具有特定属性的类别副本。 总之，当面对对象构建成本高、复制需求频发或者存在大量初始状态需共用的情况时，采用原型模式能够有效提高程序效率和性能。
     
  • 行为型设计模式_状态模式.md
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    本文介绍了状态模式，一种行为型设计模式，讨论了其在软件开发中的应用场景及其如何帮助实现复杂的状态管理逻辑。 状态模式是面向对象编程中的一个行为设计模式，用于处理具有多种状态的对象的行为变化问题。该模式的核心思想在于将不同状态下判断逻辑与操作封装在不同的类中，使得根据当前的状态调用相应的类方法来实现状态的改变。 ### 状态模式定义 状态模式允许当某个对象内部状态发生变化时，其行为也随之更改。这意呈着，在外部观察者看来，似乎该对象改变了它的类型或类别。这种变化是通过维护一个反映当前状态实例变量的上下文环境类和一系列具体实现不同状态下操作的具体状态类来完成。 ### 状态模式的关键点 1. **上下文（Context）**：持有代表当前状态的对象引用，并提供接口给外部设置新的状态，同时将相关的行为委托给该对象。 2. **状态（State）**：这是一个抽象基类或接口，定义了所有可能的状态下的操作。每个具体实现的子类负责处理一种特定情况并可以包含转换逻辑到另一种状态。 3. **具体状态（Concrete State）**：实现了上述提到的状态接口或继承自其基础类的具体实例，每一个都代表了一种具体的可变行为。 ### 使用场景 1. 当对象的行为依赖于它的内部状态，并且这些变化需要在运行时被动态地调整和应用； 2. 在程序中存在多种可能的互换状态，并且每个状态下都有不同的操作逻辑。 ### 状态模式与策略模式对比 虽然两者都允许行为在运行时发生变化，但它们关注的重点不同： 1. **焦点**： - 状态模式着重于对象内部的状态变化导致的行为改变。 - 策略模式则专注于一组算法的选择和执行。 2. **用途**： - 状态模式适用于当一个系统的状态影响其行为的场景； - 策略模式用于需要从一系列可用策略中选择最合适的那种情况。 ### 示例 考虑自动售货机（Vending Machine）的例子，它有三种可能的状态：存有商品、无库存和出售后。每种状态下机器的行为不同： - **HasItemState**：接受硬币并显示可选物品。 - **SoldOutState**：拒绝接收任何操作直到补充库存。 - **DispensingState**：释放购买的商品。 这些状态通过上下文类（Vending Machine）管理，它根据当前的状态来调用适当的方法： ```java // 状态接口定义了所有可能的操作方法 public interface State { void insertCoin(); void pressButton(); void dispense(); } // 具体实现每个操作的行为逻辑的子类们 public class HasItemState implements State { ... } public class SoldOutState implements State { ... } public class DispensingState implements State { ... } // 上下文环境类，管理状态转换和当前行为 public class VendingMachine { private final Map states = new HashMap<>(); // 设置各种初始的状态及其对应的行为逻辑实例 public void insertCoin() {...} public void pressButton() {...} public void dispense() {...} // 更改状态的方法 public void setState(State state) { this.state = state; } } ``` ### 实际应用 在实践中，该模式可以应用于多种场景： - 在订单处理系统中，根据不同的订单状态（如待支付、已发货等）执行相应的操作。 - 游戏开发中的角色根据不同游戏阶段进入不同战斗或探索状态。 - 用户界面元素依据其当前交互状态展现特定样式和行为。 使用这种设计模式可以提高系统的灵活性与可维护性，通过定义各种状态下具体的行为来响应外部事件。