作为程序员，我们在日常工作中不可避免地要面对各种各样的问题。有些问题比较简单，可以通过一两行代码就解决，但有些问题却非常复杂，需要通过多个类、多个方法的组合来解决。此时，程序设计模式就成了我们解决问题的有力工具。

程序设计模式是什么？

程序设计模式是在某些常见的面向对象程序设计中经常反复出现的问题上提取出来的、描述了解决该问题的一种方案的模板。程序设计模式本质上是一种设计思想。

程序设计模式的好处是什么？

程序设计模式是一种经过实践证明的、可复用的解决问题的方案。它可以帮助程序员更好地理解复杂的系统结构，并使得程序设计更加直观、简洁、可维护、可扩展。

程序设计模式的种类有哪些？

程序设计模式根据其使用接口的不同，可以分为三类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。

1. 创建型模式

创建型模式是用来处理对象创建的问题，包括：单例模式、工厂模式、抽象工厂模式、建造者模式和原型模式等。

单例模式

单例模式是一种保证在一个程序中仅有一个实例的设计模式。在通过单例模式创建对象时，保证了该对象在程序运行过程中仅有一个实例，并提供了全局访问入口，避免了程序中多次创建对象的性能问题。

工厂模式

工厂模式是一种用来创建对象的设计模式。它将对象的创建与使用分离开来，让用户通过调用工厂方法来“制造”出所需的对象。工厂模式实现了生产-消费的分离，使得代码更易于维护和扩展。

抽象工厂模式

抽象工厂模式是一种能够创建对象家族的设计模式。在抽象工厂模式中，每一个具体的工厂都生产一些有关联的对象。

建造者模式

建造者模式是将复杂对象的生成与其表示分离的设计模式。它的核心思想是将一个复杂对象的构建过程与其表示分离开来，使得同样的构建过程，可以构造出不同的表示形式。

原型模式

原型模式是用于创建对象的一种无需直接实例化的方式。它通过复制一份现有的实例来创建一个新的实例，从而避免了重复创建的开销。

2. 结构型模式

结构型模式是用于设计对象的类与对象间的关系的模式，包括：适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰器模式、外观模式、享元模式和代理模式等。

适配器模式

适配器模式是一种将一个类的接口转换成另一种接口的设计模式。通过适配器模式，可以将一个类的接口转变成系统所需要的另一个接口，从而使原本不兼容的类可以进行交互。

桥接模式

桥接模式是将抽象部分与实现部分分离，使得它们都可以独立地变化。桥接模式通过组合的方式将抽象部分和实现部分分离开来，使得它们之间的耦合度更低，易于扩展和维护。

组合模式

组合模式是一种将对象组合成树状结构的设计模式。它将对象按照树形结构组合起来，用来表示部分-整体的关系，使得客户端可以统一对待对象和对象集合。

装饰器模式

装饰器模式是在不改变原有对象的基础上，通过对其进行包装和修饰，使其具有更强的功能。装饰器模式可以动态地将某个对象的行为增加到另一个对象上。

外观模式

外观模式是一种提供简单接口的对象，用来隐藏系统的复杂性。通过外观模式，客户端可以直接与外观对象交互，而无需关心系统底层的复杂交互。

享元模式

享元模式是通过共享对象来避免大量相似对象的开销。在享元模式中，通过共享对象，可以避免对象的重复创建，从而节省了系统的开销。

代理模式

代理模式是一种为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问的设计模式。通过代理模式，可以在不改变原有对象的情况下，为其提供额外的功能。

3. 行为型模式

行为型模式是用于对象间通信、控制流和职责分配的模式，包括：责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式和访问者模式。

责任链模式

责任链模式是一种将请求从一个对象传递到另一个对象的设计模式。在责任链模式中，每个对象都承担着相应的责任，直到请求被成功处理。责任链模式可以使请求与处理完全解耦，并支持动态地添加或删除责任链中的处理对象。

命令模式

命令模式是一种将请求与其接收者解耦的设计模式。在命令模式中，请求者将请求封装成不同的命令对象，不同的命令对象可以有不同的接收者，并支持回滚操作。

解释器模式

解释器模式是一种用于解释语言或表达式的设计模式。在解释器模式中，一个表达式在被解析时会被分成若干个独立的部分，每个部分由一个解释器对象来处理。

迭代器模式

迭代器模式是一种遍历集合元素的设计模式。在迭代器模式中，集合对象并不需要了解其内部结构，迭代器对象负责对集合进行遍历。

中介者模式

中介者模式是一种封装一组对象之间交互的设计模式。在中介者模式中，所有交互都需要通过中介者对象来进行，从而减少了对象之间的依赖关系。

备忘录模式

备忘录模式是一种支持将对象状态保存和重新恢复的设计模式。在备忘录模式中，备忘录对象负责保存对象状态，并提供接口用于将其状态恢复到之前的状态。

观察者模式

观察者模式是一种将多个对象与其数据分离的设计模式。在观察者模式中，一个被观察者对象，负责维护自身的状态，并在状态发生变化时通知所有的观察者对象，而观察者对象则负责对状态变化做出响应。

状态模式

状态模式是一种将对象状态以及相应的行为封装在不同的状态对象中，用于处理状态变化的设计模式。状态模式可以让对象自动切换状态，并且能够保证在不同状态下，对象的行为符合预期。

策略模式

策略模式是一种封装一组算法的设计模式。在策略模式中，不同的算法被封装在不同的策略对象中，并且可以动态地替换这些策略对象以达到改变程序行为的目的。

模板方法模式

模板方法模式是一种通过定义一个算法骨架，并将一些步骤延迟到子类中实现的设计模式。模板方法模式允许子类在不改变算法结构的情况下重新定义算法的某些部分。

访问者模式

访问者模式是一种在不改变对象结构的前提下，为对象添加新的访问操作的设计模式。在访问者模式中，不同的访问者对象可以访问同一个对象结构，并执行不同的操作。

结语

程序设计模式是实际程序设计中的有效工具。它们提供了一些经过验证的可重用的问题解决方案，使得我们能够更好地理解复杂的系统结构，并使得程序设计更加直观、简洁、可维护、可扩展。

对程序设计模式的深入研究并不是一朝一夕的事情。在实际工作中，我们应该根据具体应用场景，选取合适的设计模式来解决问题。希望通过本文的介绍，能够对程序设计模式有一个更深入的理解。