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设计模式概述

定义

设计模式(Design Pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它描述了在软件设计过程中一些常见问题的通用解决方案。

作用

1. 代码重用性

设计模式提供了已验证的解决方案，避免了"重新发明轮子"。

2. 可扩展性

通过适当的设计模式，系统更容易扩展而不需要修改现有代码。

3. 可维护性

设计模式使代码更清晰、结构更合理，便于理解和维护。

4. 团队协作

提供了一套通用的术语和解决方案，便于团队沟通。

5. 最佳实践

凝聚了优秀工程师的经验，代表了面向对象设计的优秀实践。

示例：单例模式

class Singleton:
    _instance = None
    
    def __new__(cls):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance

# 使用示例
s1 = Singleton()
s2 = Singleton()
print(s1 is s2)  # 输出: True，两个变量引用的是同一个实例

设计模式分类(GoF 23种)

1. 创建型模式：处理对象创建机制

   • 单例(Singleton)、工厂方法(Factory Method)、抽象工厂(Abstract Factory)、建造者(Builder)、原型(Prototype)

2. 结构型模式：处理类和对象的组合

   • 适配器(Adapter)、桥接(Bridge)、组合(Composite)、装饰器(Decorator)、外观(Facade)、享元(Flyweight)、代理(Proxy)

3. 行为型模式：处理对象间的通信

   • 责任链(Chain of Responsibility)、命令(Command)、解释器(Interpreter)、迭代器(Iterator)、中介者(Mediator)、备忘录(Memento)、观察者(Observer)、状态(State)、策略(Strategy)、模板方法(Template Method)、访问者(Visitor)

设计模式不是银弹，应结合实际场景合理使用，避免过度设计。

什么是设计模式？请简述其作用

定义

设计模式（Design Pattern）是软件设计中针对常见问题的可复用解决方案。它并非具体的代码实现，而是一种经过验证的、描述问题及其解决方案的模板或最佳实践，能够在特定场景下指导开发者设计出灵活、可维护的代码结构。

核心作用

1. 提高代码复用性

• 提供经过验证的解决方案，避免重复“造轮子”。
• 促进团队使用统一的设计语言，降低沟通成本。

2. 增强代码可维护性

• 通过松耦合、高内聚的设计，使代码更易于理解和修改。
• 减少代码中的“坏味道”，提升整体质量。

3. 提升系统灵活性

• 许多模式（如策略模式、工厂模式）支持在不修改现有代码的情况下扩展功能。
• 便于应对需求变化，降低修改成本。

4. 加速开发过程

• 提供成熟的解决方案框架，减少设计决策时间。
• 帮助开发者避免常见的设计陷阱。

5. 促进最佳实践传播

• 将优秀的设计经验文档化，便于团队学习和传承。
• 是软件工程经验的结晶，尤其适用于大型复杂系统。

常见分类（简要）

• 创建型模式：处理对象创建机制（如工厂模式、单例模式）。
• 结构型模式：关注对象和类的组合（如适配器模式、装饰器模式）。
• 行为型模式：定义对象间的交互和职责分配（如观察者模式、策略模式）。

关键提示：设计模式是工具而非目标，应避免过度设计。正确理解问题场景后选择恰当的模式，才能发挥其最大价值。