Design Pattern 設計模式總覽

在 Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software 一書中，提出並總結了一些常見軟體設計問題的標準解決方案，稱為 Design Pattern。並將這些方法分為三大類：Creational、Structural、Behavioral。其中 Design Pattern 有六大原則：

七大原則

Open-Closed Principle 開放封閉原則

一個軟體實體如類、模組和函式應該對擴充套件開放，對修改關閉

Liskov Substitution Principle 里氏替換原則

所有引用基類的地方必須能透明地使用其子類的物件

Single Responsibility Principle 單一職責原則

一個 Class 只負責一項職責

Dependency Inversion Principle 依賴反轉原則

• 高層模組不應該依賴低層模組，兩者都應該依賴其抽象
• 抽象不應該依賴細節
• 細節應該依賴抽象

Interface Segregation Principles 介面隔離原則

一個 class 對另一個 class 的依賴應該建立在最小的介面上

Law of Demeter / Least Knowledge Principle 迪米特原則

一個物件應該對其他物件有最少的瞭解

Composite Reuse Principle 合成複用原則

儘量使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承

• Creational 創建型

  用於處理建立物件的模式，其核心思想是要把物件的建立和使用分離。

  • Abstract factory 抽象工廠模式：提供一個建立相關或依賴物件的介面，而不指定物件的具體類
  • Builder 生成器模式：將一個複雜物件的建立與它的表示分離，使同樣的建立過程可以建立不同的表示
  • Dependency Injection 相依注入模式：傳遞依賴給調用方，而不是讓讓調用方直接獲得依賴
  • Factory method 工廠模式：允許一個類別的實例化推遲到子類中進行
  • Lazy initialization 延遲初始化模式：將物件的建立，某個值的計算，或者其他代價較高的過程推遲到它第一次需要時進行
  • Multiton 多例模式：確保一個類只有命名的實例，並提供對這些實例的全域存取
  • Object pool 物件池模式：通過回收不再使用的物件，避免建立和銷毀物件時代價高昂的取得和釋放資源的過程
  • Prototype 原型模式：使用原型實例指定要建立的物件類型，通過複製原型建立新的物件
  • RAII 資源取得即初始化模式：通過繫結到合適物件的生命周期來確保資源被適當地釋放
  • Singleton 單例模式：保證一個類只有一個實例，並且提供對這個實例的全域存取方式

• Structural 結構型

  處理 class 和 object 的組合

  • Adapter 轉接器模式：將一個物件的介面'轉接'成當事人預期的樣子
    • Adapter pipeline 轉接器導管模式：因除錯目的而使用多個轉接器
    • Retrofit Interface：同時使用多個類別的介面的轉接器
  • Bridge 橋接模式：將一個抽象與實現解耦，以便兩者可以獨立的變化
    • Tombstone 墓碑模式：一種中介的查詢物件，包含物件的實際位址
  • Composite 組合模式：樹狀結構的物件，每個物件有相同的介面
    • Aggregate 聚集模式：一種組合模式的版本，包含用於聚集子成員的成員函式
  • Decorator 修飾模式：對一個執行的類別，若使用繼承方式加上新功能可能會新類別的數量呈指數型地增加，可使用此模式來解決
  • Delegation
  • Extensibility 擴充模式：亦即框架，將複雜的程式碼隱藏在簡單的介面後
  • Facade 外觀模式：對於已有的介面建立一個簡化的介面以簡化使用共通任務
  • Flyweight 享元模式：通過共享以便有效的支持大量小顆粒對象
  • Front controller
  • Maker interface：
  • Module
  • Pipes and filters 導線及過濾器模式：一串的處理者，其中每個處理者的輸出是下一個的輸入
  • Opaque pointer
  • Proxy 代理模式：為其他對象提供一個代理以控制對這個對象的訪問
  • Twin

• Behavioral 行為型

  用來識別對象之間的常用交流模式並加以實現

  • Blackboard 黑板模式：
  • Chain of responsibility 責任鏈模式：處理命令物件或將之傳到下一個可以處理的物件
  • Command 命令模式：命令物件將動作及參數封裝起來
  • "Externalize the stack" "具現化堆疊"：使用堆疊將遞迴函式轉成重覆執行
  • Interpreter 直譯器模式：實作特製化的程式語言以解決一系列特殊的問題
  • Iterator 迭代器模式：迭代器用於存取包含器中元素而不用透露底層實作的方式
  • Mediator 調停者模式：對子系統中的介面集面提供一個統一的介面
  • Memento 備忘錄模式：使一個物件還原到前一個狀態的能力（rollback）
  • Null object 空物件模式：扮演預設物件的角色
  • Observer 觀察者模式：亦即發行／訂閱或事件聆聽者。物件註冊去聆聽由另一個物作所引發的事件
    • Weak reference 弱參照模式：將觀察者與可觀察間的藕合程度
  • Protocol stack 協議棧：通訊是由許多封裝成階層式的層所處理
  • Scheduled-task 排程任務模式：在特定區時或時間點執行排程任務(用於即時計算)
  • Servant 僱工模式：
  • Single-serving visitor：最佳化訪問者。使用一次後即行刪除
  • Specification 規格模式：以布林值的方式來重組事務邏輯
  • State 狀態模式：在執行可以部分改變物件的一種方法
  • Strategy 策略模式：在執行時依需求而選擇演算法
  • Template method 模板方法模式：描述一個程式的骨架
  • Visitor 觀察者模式：一種從物件中取出演算法的方式

• Concurrency 併發型

  用來處理多執行緒編程範式的一類設計模式

  • Active Object 主動物件模式：
  • Actor
  • Balking 阻礙模式：
  • Barrier
  • Binding properties
  • Coroutine
  • Compute kernel
  • Double-checked locking 雙重檢查鎖定模式：
  • Event-based asynchronous
  • Fiber
  • Futex
  • Futures and promises
  • Guarded suspension 守衛模式：
  • Immutable object
  • Join
  • Leaders/followers
  • Lock
  • Messaging
  • Monitor object 監視物件模式：
  • Nuclear reaction
  • Proactor
  • Reactor 反應器模式：
  • Read write lock 讀寫鎖模式：
  • Scheduler 調度者模式：
  • STM
  • Thread pool 執行緒池模式：
  • Thread-local storage 執行緒本地儲存模式：

Reference

• https://refactoring.guru/design-patterns
• https://iter01.com/516990.html
• https://www.wikiwand.com/zh-tw/%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F_(%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA)
• https://codertw.com/%E7%A8%8B%E5%BC%8F%E8%AA%9E%E8%A8%80/589577