设计模式，一个时空视角

最近抽空把设计模式的基本概念做了下整理。

为什么抽空去整理一个大学知识？因为我在编程实践过程中，发现设计模式真的是无处不在。

例如：

• “代理模式”在前端编程中，经常作为数据变更的跟踪器使用。
• “发布订阅模式”被消息队列等中间件借鉴。
• “拦截过滤器模式”应用在 HTTP 服务器对请求的过滤操作。

设计模式是编程中的“最佳实践”，是经验和套路，了解这些概念之后，利用 AI 编程的效率也会更高。

设计模式的核心目的是：“解耦”，令复杂系统可维护。

而在这次的整理过程中，我找到了一个全新的理解视角：时空视角。

时空视角

宇宙大爆炸之后，时空诞生。世界上很多事情都可以用时空来理解：人的情绪被环境和时间所影响；历史和地理，也是人类社会的时间和空间角度。

正因为世界是由三维空间和时间轴组成的，所以时空，是一个具有通用性的认知角度。“设计模式”也不例外。

设计模式中的时空视角

我把以上视角拆分开来，分别对应了三类设计模式：

• 宇宙的大爆炸 - 创建型模式
• 空间角度 - 结构型模式
• 时间角度 - 行为型模式

宇宙的太初：创建型模式

如何创建对象？

一个程序就像一个宇宙，先创建必要的元素，才能执行特定功能。

创建型模式有以下几种：

• 工厂模式：用字符串作为参数，完成对象的初始化。本质上是字符串到对象的单向映射。
• 单例模式：每一个对象，都只能被初始化一次。就像世界上只有一个独一无二的“你”。
• 建造者模式：设定一个“蓝图”，对象根据蓝图中提供的信息，一步一步构建一个完成的复杂对象。
• 原型模式：使用一个“花名册”，里面保存了所有的对象的单一实例，当需要时，从花名册中“克隆”对象出来使用。体现了缓存思想。
• 享元模式：也用“花名册”，不同的是，从花名册中取出对象不经过“克隆”，而是直接来用。并且可以多次取用同一对象，大家“共享元素”。

空间：结构型模式

如何定义对象之间的关系？

就像公司的组织架构，复杂的程序一定有其内部结构。

结构型模式有以下几种：

• 适配器模式：保留系统已有功能，利用“补丁”，让原有程序可以接入新的其他系统。就像“旅行用插座转接器”一样。
• 装饰器模式：利用“补丁”，在原有程序的基础上，加入新功能。
• 代理模式：为一个对象 A 创建代理人 B，我们不直接操作 A，而是通过 B 间接操作 A。就像是明星经纪人一样。
• 外观模式：为一个黑盒系统，定义外部可以访问的接口。就像是 IPhone 手机的触摸屏，我们的手只操作触摸屏，而不直接操作手机内部的电子元件。
• 桥接模式：为一个系统创建一整套 API 作为“桥”交给外部系统使用，操作“桥”，就是操作系统。就像系统提供了一套“工具箱”，里面有锤子和螺丝刀，我们用工具来访问系统。
• 组合器模式：允许对象自己嵌套自己。有点像套娃，不过组合器模式可以一层里面套多个对象，形成一个树结构。

时间：行为型模式

如何定义对象行为？

程序执行自有其逻辑，大型复杂程序更是。行为型模式给了我们一些思路，让对象之间的交互更有序。

行为型模式有以下几种：

• 策略模式：允许对象根据不同的情况采取不同的执行逻辑。“因地制宜”。
• 模版模式：先总后分，先定义好逻辑的大框架“模版”，然后再定义不同的细分执行步骤。
• 观察者模式：像一个监控，A 监控 B。当 B 改变时 A 立即被通知
• 发布订阅模式：类似于观察者模式，但多了个“中间人”。当 B 状态改变时推送消息给中间人，A 从中间人那里获取数据。有了中间人，A 和 B 之间可以是多对多的关系。
• 拦截过滤器模式：在对一个对象操作之前，先“拦截”下来做些其他的必要处理，然后再操作对象。就像“海关”，在入关时要对进口包裹开箱检查和征税。
• 迭代器模式：假设有一串数据，设计一个迭代器来按照一定顺序访问该数据，而无需知道数据的内部结构。这是计算机的“迭代”思想。
• 责任链模式：把处理器串成一串“链”，当请求进入时，请求被放到链条上挨个询问处理器，直到有一个认领后处理。像一条流水线。
• 命令模式：把“指令”封装成对象，将指令传达到目的地后处理。
• 备忘录模式：把“操作过程”封装成对象，然后记录下来，就是”备忘录“。这样就可以查询和回退操作。
• 状态模式：一个环境里面有多个状态，当状态改变时，环境也跟着改变。
• 访问者模式：数据和操作分离，把数据当作“房间”，操作当作“访问人员”。访问人员可以进入不同的房间操作里面的数据。
• 中介者模式：聊天室模式。聊天室作为中介，大家在其中发言，遵循的是同一套方法。“中介”定义了在某个环境下的“规则”，大家都必须遵循。
• 解释器模式：比较少用到，一般用于编程语言的执行器。处理语法规则。