实例讲解设计模式的概念、分类、角色和交互关系 Design Patterns Elements of Reusable ObjectOriented Software

作者：禅与计算机程序设计艺术

1.简介

设计模式（Design pattern）是对软件工程中经过反复实践、面临重大问题和再次出现时可以使用的一般化解决方案。设计模式是科学的创新方法论，可以帮助软件工程人员构建可维护、可扩展、易于理解、可复用的软件系统。
　　1994年，四位计算机科学家提出了著名的“Gang of Four”(GoF)设计模式系列：
　　　　1. 创建型模式：主要关注对象如何被创建；
　　　　2. 结构型模式：主要关注类或对象的组合，比如代理、适配器、桥接等；
　　　　3. 行为型模式：主要关注对象之间的通信，以及对象执行的职责分工；
　　　　4. 其他模式：如模板方法、观察者、状态机等。
　　这些设计模式代表了最佳的设计实践和编程技巧，可以用来改善软件的可读性、可靠性、可测试性、可维护性及可扩展性。现在几乎所有的主流编程语言都提供了相应的模式支持，并广泛用于各种应用领域，例如Java、Python、JavaScript、Ruby、PHP、C++、Swift等。
　　本文将从多个视角，系统地阐述设计模式的概念、分类、角色和交互关系，并给出典型的设计模式实例讲解，帮助读者更加深入地了解设计模式的理论和实践。

2. 概念术语说明

首先，让我们认识一下一些重要的概念术语：
　　1. 单例模式：在计算机编程中，单例模式是一个特定的设计模式，它允许一个类只能生成一个实例，并提供全局访问点。它是一种创建型设计模式，目的是保证某个类仅有一个实例存在且能全局访问。例如，在数据库连接管理方面，如果采用单例模式，就可以保证一个应用程序中的所有数据库连接都是同一个对象。<