追赶时代的博客

本文介绍了四种创建型设计模式：抽象工厂模式用于创建相关产品族，确保产品兼容性；建造者模式将复杂对象的构建过程分离，支持分步创建；原型模式通过克隆避免重复初始化，适合创建成本高的对象；单例模式确保全局唯一实例，提供集中访问点。每种模式都通过Python和C++代码示例展示实现，并分析了优缺点及适用场景。这些模式为对象创建提供了灵活解决方案，开发者可根据具体需求选择合适模式。

本文摘要：介绍了四种常见设计模式及其实现。工厂方法模式通过子类决定实例化解耦对象创建；适配器模式使用多重继承转换不兼容接口；解释器模式构建文法类层次结构解释特定语言；模板方法模式在抽象类中定义算法骨架，允许子类重写特定步骤。每种模式均包含问题描述、解决方案、UML组件图和代码示例（Python/C++/C#），并分析了优缺点。这些模式体现了开闭原则、依赖倒置等面向对象设计原则，适用于不同场景的对象创建、接口适配、语言解释和算法封装需求。

访问者模式是一种行为设计模式，允许在不修改元素类的情况下定义新操作。其核心思想是通过双重分发实现操作选择，将数据结构与操作分离。该模式包含五个角色：Visitor接口、具体访问者、Element接口、具体元素和对象结构。示例展示了几何图形处理、编译器AST处理和文档导出系统三种应用场景。优点包括易于添加新操作、集中化算法、累积状态等，但缺点是新元素类型难以添加、破坏封装性。适用于对象结构稳定但需要频繁添加新操作，或避免污染元素类的场景，如编译器、文档处理等系统。该模式通过分离数据结构与操作，提供强大的扩展能

模板方法模式是一种行为设计模式，它在父类中定义算法框架，允许子类重写特定步骤而不改变整体结构。该模式包含抽象类（定义模板方法和基本操作）和具体类（实现具体步骤）。通过C++示例展示了饮料制作、数据处理和游戏AI三种应用场景，演示了如何通过继承实现代码复用和行为定制。优点包括代码复用、控制反转和良好扩展性，缺点是可能限制灵活性和产生过多子类。与策略模式相比，模板方法使用继承而非组合，适合需要固定算法框架的场景。该模式特别适用于框架设计，能有效封装不变部分并提供扩展点。

策略模式是一种将算法封装为独立对象的设计模式，使它们可以相互替换。其核心在于分离算法定义与使用，通过统一接口实现多态调用，避免条件判断。该模式包含三个角色：Context（上下文）、Strategy（策略接口）和ConcreteStrategy（具体策略实现）。文中通过C++示例展示了三种应用场景：1）排序策略（快速排序、冒泡排序等）；2）支付系统（信用卡、PayPal等支付方式）；3）导航系统（最快、最短等路线计算）。每个示例均演示了如何动态切换策略而无需修改客户端代码，体现了策略模式的灵活性和可扩展性。

状态模式是一种行为设计模式，通过将对象的不同状态封装为独立类来简化复杂的状态转换逻辑。其核心思想是将状态判断逻辑转移到专门的类中，避免使用大量条件语句。主要包含Context（上下文）、State（状态接口）和ConcreteState（具体状态）三个角色。文中通过三个C++示例展示了模式应用：1）电灯开关（简单状态转换）；2）TCP连接（复杂状态机）；3）售货机（实际业务逻辑）。该模式遵循开闭原则，便于扩展新状态而无需修改现有代码，有效解耦状态相关行为与上下文对象。

观察者模式实现一对多依赖关系，当主题对象状态变化时自动通知所有观察者。该模式包含四个核心角色：Subject（维护观察者列表）、ConcreteSubject（管理具体状态）、Observer（定义更新接口）和ConcreteObserver（实现业务逻辑）。通过C++示例展示了气象站（主题）与显示设备（观察者）的典型实现，演示了动态注册/移除观察者及状态自动通知机制。该模式有效解耦主题与观察者，增强系统灵活性，适用于GUI事件处理、发布-订阅系统等场景。

备忘录模式是一种行为设计模式，用于在不破坏封装性的前提下保存和恢复对象状态。它包含三个角色：原发器（保存/恢复状态）、备忘录（存储状态）和负责人（管理备忘录）。该模式适用于文本编辑器撤销、游戏存档、事务回滚等场景。C++实现中，通过友元类控制备忘录访问权限，确保只有原发器能操作状态。优点包括状态恢复简便和封装性好，缺点是可能消耗较多内存。示例展示了文本编辑器撤销、游戏存档和数据库回滚等实际应用。

中介者模式是一种行为设计模式，通过中介对象封装对象间的交互，降低耦合度。该模式包含四个核心角色：中介者接口、具体中介者、同事类接口和具体同事类。文章以聊天室和飞机塔台调度系统为例，展示了中介者模式的C++实现。在聊天室场景中，用户通过中介者发送消息，无需知道其他用户存在；在塔台调度系统中，飞机通过塔台协调起降。该模式优势在于解耦对象、集中控制交互逻辑、易于扩展系统。代码示例演示了如何实现松耦合的星形通信结构，避免复杂的网状依赖关系。

构建一个高内聚、低耦合、可扩展、高性能、高可靠的数字化生产管理系统

迭代器模式是一种行为设计模式，用于顺序访问聚合对象中的元素而不暴露其内部结构。该模式包含迭代器接口、具体迭代器、聚合接口和具体聚合四个角色，适用于需要统一遍历接口、支持多种遍历方式的场景。优点包括职责分离、开闭原则支持等，缺点是可能增加简单集合的复杂度。文中提供了C++实现示例，包括自定义数组迭代器、二叉树中序遍历迭代器、STL风格过滤迭代器等，展示了迭代器模式在不同场景下的应用。该模式是C++标准库的核心设计思想，特别适用于自定义容器和复杂数据结构的遍历需求。

解释器模式是一种行为设计模式，用于构建简单的语言解释器。它将文法规则表示为类层次结构，通过递归调用实现句子解释。本文详细介绍了该模式的结构（包括抽象表达式、终结符、非终结符和上下文角色）及其优缺点，并展示了如何用C++实现一个布尔表达式求值器。该实现支持变量、常量及逻辑运算符，通过构建抽象语法树(AST)并递归解释节点来完成求值。文章还讨论了实际应用中需要完善的方面，如解析器构建、错误处理等扩展功能。该模式适用于简单文法场景，但对复杂文法维护性较差。

解释器模式是一种行为设计模式，用于定义语言的文法规则并提供解释执行功能。该模式通过抽象表达式、终结符表达式和非终结符表达式等角色构建语法树，实现对特定领域语言的解释。典型应用包括数学表达式计算、SQL解析和正则表达式处理等。文中提供了C++实现示例：一个数学表达式计算器（支持变量、加减乘除运算）和一个简化版SQL条件解析器（支持AND/OR/NOT逻辑和比较运算）。解释器模式优点在于易于扩展文法，但缺点是复杂文法难以维护且执行效率较低。该模式适用于需要解释简单语言且效率要求不高的场景。

命令模式是一种行为设计模式，它将请求封装为对象，实现调用者与接收者的解耦。该模式包含命令接口、具体命令、接收者、调用者和客户端五个核心角色。摘要展示了五个经典应用场景的C++实现：1)文本编辑器的撤销/重做；2)智能家居遥控器；3)支持撤销的交易系统；4)线程池任务调度；5)游戏输入处理。命令模式优势包括解耦、支持撤销/重做、事务处理、灵活扩展和队列/日志功能，适用于需要请求封装、解耦和操作记录的复杂系统设计。

职责链模式是一种行为设计模式，通过将多个处理对象连接成链，使请求沿着链条传递直到被处理。该模式包含抽象处理器、具体处理器和客户端三个核心组件，具有动态组合流程、降低耦合度等特点。典型应用场景包括多级日志过滤、订单处理流程、游戏事件处理等。文中以C++实现的采购审批系统为例，展示了不同层级审批人（经理、总监、CFO、董事会）按金额分级的处理流程。该模式支持功能增强和模板化实现，建议结合工厂模式构建责任链，并可通过组合模式、策略模式等进行扩展，特别适用于需要动态调整处理流程的场景。

本文系统解析了11种行为型设计模式的核心思想与典型应用。责任链模式适用于多级审批系统；命令模式支持撤销/重做操作；解释器模式处理语法解析；迭代器模式统一集合遍历；中介者模式简化对象交互；备忘录模式实现状态恢复；观察者模式建立发布订阅机制；状态模式将行为委托给状态对象；策略模式使算法可互换；模板方法定义算法骨架；访问者模式分离操作与对象结构。这些模式通过抽象行为和规范通信，有效解决了面向对象设计中的职责分配问题，广泛应用于现代框架如Spring、React等场景。理解其本质比记忆具体实现更重要。

代理模式是一种结构型设计模式，通过代理对象控制对目标对象的访问。它主要特点包括：控制访问权限、添加额外功能（如日志、缓存）、延迟初始化资源密集型对象，以及作为远程对象的本地代表。代理模式分为虚拟代理（延迟加载）、保护代理（访问控制）、远程代理和智能引用代理等类型。示例代码展示了代理模式在图像加载、数据库访问控制、资源引用计数和远程服务调用等场景的应用。与装饰器模式不同，代理模式着重于访问控制而非行为扩展，适用于延迟加载、权限管理、远程服务代理等场景。

享元模式是一种优化内存使用的结构型设计模式，通过共享相似对象来减少资源消耗。其核心是将对象状态分为内部状态（可共享的不变部分）和外部状态（不可共享的变化部分），并使用工厂管理共享对象。该模式适用于需要处理大量相似对象的场景，如文字处理、游戏开发和图形渲染。示例展示了在C++中实现享元模式的三种应用：字符对象共享、树木类型共享和围棋棋子共享，通过工厂统一管理对象创建和复用，有效降低了内存占用。实现关键在于合理分离内外状态，并由客户端维护外部状态。

外观模式是一种简化复杂系统的设计模式，通过提供统一的高层接口来降低子系统使用难度。该模式具有解耦客户端与子系统、提高易用性等优点，适用于系统集成、多层架构等场景。文中通过计算机启动、家庭影院和编译器三个C++示例，展示了外观模式的具体实现方式：分别为复杂子系统封装简洁接口（如ComputerFacade统一管理CPU/内存等组件），使客户端调用更简单。该模式常与其他设计模式结合使用，既能隐藏系统复杂性，又保留直接访问子系统的灵活性。

组合模式是一种结构型设计模式，用于表示"部分-整体"的树形层次结构。它通过将对象组合成树状结构，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。模式包含抽象构件(Component)、叶子构件(Leaf)和容器构件(Composite)三个核心角色，适用于文件系统、UI组件、组织结构等需要处理树形数据的场景。优点是能清晰定义层次结构、统一处理简单和复杂元素，但设计较复杂且可能违反依赖倒置原则。文中提供了C++实现的4个示例(文件系统、图形绘制、组织架构和UI组件)，展示了如何应用该模式处理

装饰者模式是一种结构型设计模式，允许动态地为对象添加功能而不改变其结构。它通过装饰器类包装原有对象，比继承更灵活。核心包括组件接口、具体组件和装饰器类，适用于需动态添加职责或避免子类爆炸的场景。优点包括灵活性、避免类爆炸、符合开闭原则，缺点可能增加系统复杂性。文中提供了C++实现的文本格式化和咖啡订单系统两个示例，展示了如何通过装饰器动态添加功能。该模式在GUI组件、I/O流处理等场景中应用广泛。

桥接模式是一种结构型设计模式，它将抽象与实现分离，使两者能独立变化。该模式适用于存在多个独立变化维度的系统，可避免继承带来的复杂性。通过定义抽象类和实现类接口，桥接模式提高了系统扩展性，实现细节对客户透明。文中提供了三个C++实现案例：图形绘制系统（形状与渲染器）、设备远程控制（遥控器与设备）、日志系统（日志类型与输出方式），展示了如何将抽象部分与实现部分解耦。该模式虽然增加了设计复杂度，但能有效处理多维度变化需求。

摘要：适配器模式是一种结构型设计模式，用于解决接口不兼容问题。它通过将现有接口转换为目标接口，使不兼容的类能够协同工作。核心角色包括目标接口、被适配者和适配器，可通过类继承或对象组合实现。适配器模式适用于系统集成、旧系统升级等场景，能提高代码复用性但可能增加系统复杂性。C++示例展示了类适配器（多重继承）和对象适配器（组合）的实现方式，以及STL中的适配器应用。该模式在数据库驱动、日志框架等实际场景中广泛应用。

适配器模式是一种结构型设计模式，用于解决接口不兼容问题。它通过转换接口使不兼容的类能够协同工作。文章介绍了三种C++实现方式：1)类适配器通过继承实现；2)对象适配器通过组合实现；3)参数化适配器通过运行时配置实现。关键组件包括目标接口、被适配者和适配器。每种实现方式各有优缺点：类适配器可重写行为但需多重继承；对象适配器更灵活但增加间接层；参数化适配器最灵活但接口较复杂。典型应用场景包括系统集成、第三方库适配和接口标准化。实现时需注意资源管理和线程安全。

本文介绍了五种主要的创建型设计模式及其C++实现：1) 单例模式确保类唯一实例；2) 工厂方法模式通过子类决定实例化对象；3) 抽象工厂模式创建相关对象家族；4) 建造者模式分离复杂对象构建与表示；5) 原型模式通过复制创建新对象。每种模式都包含角色关系图和完整的C++代码示例，展示了线程安全单例、工厂方法实现、抽象工厂应用、建造者流程和原型克隆等关键技术实现。这些模式为对象创建提供了灵活、可复用的解决方案。

MVC与MVP设计模式

设计模式：抽象工厂

面向对象设计原则与方法 光盘存储系统

观察者模式 C++模板实现

引用计数模式

单例模式在Qt中的实现

工厂模式与抽象工厂模式C++实现

用设计模式实现两类激光器的实现：支持串口与网口通信。激光器支持操作：1.开关，2。功率，3.频率：基频+分频因子。

用C++实现一个MVC模式

面向对象中的组合与聚合的区别

嵌入式操作系统介绍涉及FreeRtos，VxWorks，QNX，RTEMS，Embedded Linux，μC/OS

设计模式之简单工厂模式

设计模式中的构建模式实现

Hamiton判定 Pipeline

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