装饰器模式是一种结构型设计模式，它允许向对象动态地添加新功能，同时不改变其结构。这种模式是通过创建一个包装类，包装原始类的实例，来实现的。装饰器模式包含以下几个主要角色：1. 组件接口（Component）： 定义了具体组件和装饰器共同的接口。2. 具体组件（Concrete Component）： 实现了组件接口，是被装饰的原始对象。3. 装饰器（Decorator）： 继承自组件接口，包含一个指向具体组件的引用，并定义了与组件接口一致的接口。4. 具体装饰器（Concrete Decorator）： 扩展了装饰器，负责具体的装饰逻辑。以下是一个简单的 Python 示例，演示了装饰器模式用于动态添加日志功能：from abc import ABC, abstractmethod# 组件接口class Component(ABC): @abstractmethod def operation(self): pass# 具体组件class ConcreteComponent(Component): def operation(self): ...
组合模式是一种结构型设计模式，它允许将对象组合成树状结构来表示“部分-整体”的层次关系。组合模式使得客户端可以统一处理单个对象和对象组合，无需区分它们的具体类型。组合模式包含以下几个主要角色：1. 组件（Component）： 定义了组合中所有对象的通用接口，包括叶子节点和容器节点。2. 叶子节点（Leaf）： 是组合中的叶子对象，它不包含其他对象。3. 容器节点（Composite）： 是包含其他组件的对象，可以包括叶子节点和其他容器节点。以下是一个简单的 Python 示例，演示了组合模式用于表示和操作文件系统的应用：from abc import ABC, abstractmethod# 组件接口class Component(ABC): @abstractmethod def operation(self): pass# 叶子节点：文件class File(Component): def __init__(self, name): self.name = name def operation(self): ret...
过滤器模式（Filter Pattern）是一种结构型设计模式，它允许通过一系列条件来过滤复杂对象，提取出满足特定条件的子集。过滤器模式主要包含以下几个角色：1. 过滤器接口（Filter）： 定义了过滤器的接口，通常包含一个用于过滤的方法。2. 具体过滤器（ConcreteFilter）： 实现了过滤器接口，包含实际的过滤逻辑。3. 过滤器链（Filter Chain）： 包含多个过滤器，按照一定顺序组织起来，形成一个过滤器链。4. 目标对象（Target）： 表示需要过滤的复杂对象。5. 客户端（Client）： 使用过滤器链来过滤目标对象。以下是一个简单的 Python 示例，演示了过滤器模式用于过滤人员列表的应用：# 过滤器接口class Filter: def apply(self, persons): pass# 具体过滤器：过滤年龄大于等于18的人员class AdultFilter(Filter): def apply(self, persons): return [person for person in persons if ...
桥接模式是一种结构型设计模式，旨在将抽象部分与其实现部分分离，使它们可以独立变化。桥接模式通过使用组合而不是继承的方式来达到这一目的，将抽象和实现解耦，使得它们可以独立地扩展和变化。桥接模式包含以下几个主要角色：1. 抽象部分（Abstraction）： 定义抽象部分的接口，并维护一个指向实现部分对象的引用。2. 扩展抽象部分（Refined Abstraction）： 扩展抽象部分，通过增加新的方法或功能来实现更复杂的抽象。3. 实现部分（Implementor）： 定义实现部分的接口，为抽象部分提供实现。4. 具体实现部分（Concrete Implementor）： 实现实现部分接口的具体类。以下是一个简单的 Python 示例：# 实现部分接口class Implementor: def operation_implementation(self): pass# 具体实现部分Aclass ConcreteImplementorA(Implementor): def operation_implementation(self): retur...
适配器模式是一种结构型设计模式，用于使不同接口的类能够相互协作。适配器模式允许客户端使用已有的类，而无需修改其代码，从而提高代码的复用性。适配器模式包含以下几个主要角色：1. 目标接口（Target）： 定义客户端使用的特定接口。2. 适配器（Adapter）： 将已有的类转换成目标接口的类。3. 被适配者（Adaptee）： 需要被适配的类，它已经存在且实现了客户端需要的功能。4. 客户端（Client）： 使用目标接口的类。以下是一个简单的 Python 示例：# 目标接口class Target: def request(self): pass# 被适配者class Adaptee: def specific_request(self): return "Specific request"# 适配器class Adapter(Target): def __init__(self, adaptee): self.adaptee = adaptee def request(self): ...
原型模式是一种创建型设计模式，它通过复制现有对象来创建新对象，而无需知道其具体类。这种模式对于那些创建过程复杂、构造函数参数较多、初始化过程繁琐的对象的创建是很有帮助的。原型模式包含以下几个角色：1. 原型接口（Prototype）： 声明了克隆自身的接口。2. 具体原型类（Concrete Prototype）： 实现了克隆自身的方法，通常是通过深拷贝或浅拷贝来实现。3. 客户端（Client）： 使用原型对象的客户端。以下是一个简单的 Python 示例：from copy import deepcopy# 原型接口class Prototype: def clone(self): pass# 具体原型类class ConcretePrototype(Prototype): def __init__(self, name, data): self.name = name self.data = data def clone(self): return deepcopy(self)# 客户端class Clie...
建造者模式是一种创建型设计模式，它允许通过一步一步地指导构建过程来创建复杂对象。该模式将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。建造者模式通常包含以下几个角色：1. 产品（Product）： 表示被构建的复杂对象。通常包含多个部分。2. 抽象建造者（Builder）： 声明了构建产品各个部分的抽象接口。3. 具体建造者（Concrete Builder）： 实现了抽象建造者接口，负责构建和装配产品的各个部分。4. 指挥者（Director）： 负责使用建造者接口构建产品。指挥者通常不知道具体的产品是如何被构建和组装的。以下是一个简单的 Python 示例：from abc import ABC, abstractmethod# 产品class Computer: def __init__(self): self.cpu = None self.memory = None self.storage = None def __str__(self): return f"Compute...
单例模式是一种创建型设计模式，旨在确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这样的实例对于整个应用程序而言是唯一的，这在某些情况下是非常有用的，例如数据库连接、日志记录、配置管理等。以下是一个简单的 Python 示例，演示了如何实现单例模式：class Singleton: _instance = None def __new__(cls): if not cls._instance: cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls) return cls._instance# 客户端代码singleton1 = Singleton()singleton2 = Singleton()print(singleton1 is singleton2) # 输出 True在这个示例中，Singleton 类通过使用 __new__ 方法来确保只有一个实例被创建。如果实例尚未创建，它将被创建并存储在 _instance 类变量中，否则将返回现有的实例。然而，上述实现在多线程环...
抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们的具体类。抽象工厂模式是工厂方法模式的延伸，它引入了一组工厂接口，每个接口负责创建一类产品。以下是抽象工厂模式的主要组成部分：1. 抽象工厂（Abstract Factory）： 定义创建一系列产品的接口，每个方法对应一个产品。2. 具体工厂（Concrete Factory）： 实现抽象工厂接口，负责创建一组相关的产品。3. 抽象产品（Abstract Product）： 定义一类产品的接口。4. 具体产品（Concrete Product）： 实现抽象产品接口，是由具体工厂创建的对象。下面是一个简单的 Python 示例：from abc import ABC, abstractmethod# 抽象产品Aclass AbstractProductA(ABC): @abstractmethod def operation_a(self): pass# 具体产品A1class ProductA1(AbstractProductA): def operat...
工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的接口，但将对象的实际创建延迟到子类。工厂模式包含一个超类，该超类提供了一个创建对象的接口，但不指定具体类的实现。具体的对象创建由子类负责。工厂模式有三种主要的变体：简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。1. 简单工厂模式（Simple Factory Pattern）：简单工厂模式是工厂模式的一种最简单形式，它通过一个工厂类来创建产品。客户端只需要提供工厂类需要的参数，而不需要关心具体的创建过程。class SimpleFactory: def create_product(self, product_type): if product_type == "A": return ProductA() elif product_type == "B": return ProductB() else: raise ValueError("Invalid product typ...
传输对象模式（Transfer Object Pattern）是一种用于在客户端和服务器端传输数据的设计模式。该模式的主要目的是封装多个数据项为一个对象，以便在系统中传递和交换这些数据。传输对象模式有助于提高系统性能，减少网络开销，同时提供一种简单的方式来组织和传递数据。传输对象模式包含以下主要组件：1. 传输对象（Transfer Object）： 包含多个属性的简单 Java 类，用于在客户端和服务器端传输数据。通常具有公共的 getter 和 setter 方法。2. 业务对象（Business Object）： 包含业务逻辑和操作数据的对象。业务对象通常使用传输对象来进行数据传输。3. 客户端（Client）： 负责创建和使用传输对象，并与服务器进行通信。下面是一个简单的传输对象模式的示例：// 传输对象class StudentTO { private String name; private int rollNumber; public StudentTO(String name, int rollNumber) { this.name = ...
服务定位器模式（Service Locator Pattern）是一种用于获取服务的设计模式。该模式的目的是提供一种机制，使得客户端能够获取特定服务的实现，而不必直接依赖于服务的具体实现类。通过引入服务定位器，客户端可以通过统一的接口获取服务，而不需要关心服务的具体实现细节。服务定位器模式包含以下主要组件：1. 服务接口（Service）： 定义了服务的接口，包括服务提供的各种方法。2. 具体服务（Concrete Service）： 实现了服务接口的具体服务类。3. 服务定位器（Service Locator）： 提供了获取服务的方法。服务定位器负责缓存和返回服务的实例，避免重复创建服务对象。4. 缓存（Cache）： 存储服务对象的缓存，用于提高获取服务的速度。5. 客户端（Client）： 通过服务定位器获取特定服务的实例，并调用其方法。下面是一个简单的服务定位器模式的示例：// 服务接口interface Service { String getName(); void execute();}// 具体服务Aclass ServiceA implements Ser...
拦截过滤器模式（Intercepting Filter Pattern）是一种设计模式，用于对处理流程进行过滤和拦截。该模式的主要目的是在请求处理过程中引入过滤器，以便在请求到达最终处理器之前或之后进行一些额外的处理。拦截过滤器模式包含以下主要组件：1. 过滤器接口（Filter）： 定义了过滤器的基本接口，包括执行过滤的方法。2. 具体过滤器（Concrete Filter）： 实现了过滤器接口，执行实际的过滤逻辑。可能有多个具体过滤器，它们按照一定的顺序组成过滤链。3. 目标（Target）： 表示最终的处理组件或处理流程，可能是一个具体的处理器或处理流程。4. 过滤链（Filter Chain）： 包含了一组过滤器，按照预定的顺序执行过滤操作。过滤链负责管理过滤器的执行顺序。5. 拦截器（Interceptor）： 用于管理过滤链的组件，负责协调过滤器的执行顺序和控制流程。下面是一个简单的拦截过滤器模式的示例：// 过滤器接口interface Filter { void execute(String request);}// 具体过滤器1class Authenticat...
前端控制器模式（Front Controller Pattern）是一种用于处理 Web 应用程序请求的设计模式。它通过引入一个单一的入口点（前端控制器）来集中处理所有请求，从而实现对请求的集中管理和处理。这种模式有助于减少代码重复、提高代码的可维护性，并使得对请求的处理更加灵活。前端控制器模式包含以下主要组件：1. 前端控制器（Front Controller）： 单一的入口点，负责接收所有请求，并将请求分派给相应的处理程序。前端控制器通常处理与请求相关的一些共享任务，例如身份验证、日志记录等。2. 调度器（Dispatcher）： 用于将请求分派给相应的处理程序或页面。调度器根据请求的类型、路径或其他标识符决定将请求分派给哪个具体的处理程序。3. 处理程序（Handler）： 具体处理请求的组件。处理程序执行与请求相关的操作，可能包括验证、业务逻辑处理、数据检索等。4. 视图（View）： 负责渲染响应并将其呈现给用户。视图通常是与具体的页面模板或前端框架关联的组件。下面是一个简单的前端控制器模式的示例：// 前端控制器class FrontController { priv...
数据访问对象模式（Data Access Object Pattern，简称DAO模式）是一种用于将数据存取和业务逻辑分离的设计模式。它提供了一种抽象接口，使应用程序能够访问各种数据存储方式（如数据库、文件系统等）的数据，而不暴露底层实现的细节。DAO 模式的主要目标是将数据存取与业务逻辑解耦，使得数据的访问和操纵可以在不同的实现间切换，而不影响业务逻辑。这种分离有助于提高代码的可维护性、可测试性和可扩展性。以下是 DAO 模式中的一些关键组件：1. 数据访问对象接口（DAO Interface）： 定义了对数据进行访问和操作的通用接口，包括增、删、改、查等操作。2. 具体数据访问对象（Concrete DAO）： 实现了数据访问对象接口，负责实际的数据存取和操作。具体数据访问对象可以针对不同的数据存储方式（如数据库）有不同的实现。3. 数据传输对象（Data Transfer Object，DTO）： 用于传输数据的对象，通常是一个简单的POJO（Plain Old Java Object），包含了数据的字段和对应的 getter 和 setter 方法。4. 数据源（Data So...
组合实体模式（Composite Entity Pattern）是一种用于构建复杂对象的设计模式。该模式的核心思想是将一个对象的复杂状态分解为多个较小的对象，这些小对象被称为组合实体，它们通过组合在一起形成一个完整的对象。这个完整的对象可以由客户端一次性进行操作。组合实体模式包含以下主要角色：1. 组合实体（Composite Entity）： 定义了一个粗粒度的对象，包含多个较小的对象，这些对象称为子对象。组合实体负责将子对象组合在一起，并提供对它们的操作。2. 子对象（Dependent Objects）： 组成组合实体的较小对象，负责实际的业务逻辑和状态。3. 客户端（Client）： 通过组合实体访问和操作子对象。4. 策略（Strategies）： 一组策略类，用于定义子对象的具体行为。下面是一个简单的组合实体模式的示例：// 子对象1class DependentObject1 { private String data; public void setData(String data) { this.data = data; } pu...
业务代表模式（Business Delegate Pattern）是一种用于将业务层和表示层解耦的设计模式。该模式的目的是隔离客户端（表示层）和服务（业务层）之间的关联，使表示层无需直接了解业务服务的具体实现。业务代表模式包含以下主要角色：1. 业务服务接口（Business Service Interface）： 定义了业务服务的接口，表示层通过这个接口访问业务服务的功能。2. 具体业务服务（Concrete Business Service）： 实现了业务服务接口，提供实际的业务逻辑和功能。3. 业务代表（Business Delegate）： 提供了一个抽象接口，客户端通过业务代表访问业务服务。业务代表隐藏了表示层与业务服务之间的具体实现细节。4. 查找服务（Lookup Service）： 用于查找业务服务对象的服务，业务代表使用它来获取业务服务的实例。5. 客户端（Client）： 表示层的组件，通过业务代表访问业务服务，而不需要直接与业务服务交互。以下是一个简单的业务代表模式的示例：// 业务服务接口interface BusinessService { void d...
访问者模式是一种行为型设计模式，其主要目的是在不修改现有对象结构的前提下定义作用于这些对象结构元素的新操作。该模式的核心思想是将数据结构与数据操作分离，使得可以灵活地增加新的操作而无需修改已有的代码。访问者模式包含以下主要角色：1. 抽象访问者（Visitor）： 定义了访问者可以访问的元素的接口，通常包含多个 visit 方法，每个方法对应一个元素类型。2. 具体访问者（ConcreteVisitor）： 实现了抽象访问者定义的接口，提供对元素的具体访问操作。3. 抽象元素（Element）： 定义了接受访问者访问的接口，通常包含一个 accept 方法，该方法接受一个访问者作为参数。4. 具体元素（ConcreteElement）： 实现了抽象元素定义的接口，实现 accept 方法，并将自身传递给访问者。5. 对象结构（Object Structure）： 组织了元素的集合，提供一个接受访问者访问的方法。下面是一个简单的访问者模式示例：# 抽象元素class Element: def accept(self, visitor): pass# 具体元素Aclas...
模板模式（Template Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一个算法的骨架，并允许子类重写其中的某些步骤，而不改变算法的结构。模板模式通过将共同的代码放在抽象的父类中，避免了代码的重复，提高了代码的复用性。模板模式包含以下主要角色：1. 抽象模板类（Abstract Template）： 定义了一个算法的骨架，包含了一组抽象方法，这些方法可以是抽象的或者具体的。2. 具体模板类（Concrete Template）： 实现了抽象模板类中的抽象方法，完成了算法的具体步骤。3. 钩子方法（Hook Method）： 在抽象模板类中定义的具体方法，通常是空方法或具有默认实现，子类可以选择性地重写这些方法。下面是一个简单的模板模式的例子，假设有一个制作饮料的模板，包括烧水、冲泡、倒入杯中等步骤：# 抽象模板类class BeverageTemplate: def make_beverage(self): self.boil_water() self.brew() self.pour_in_cup() self.add_...
策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一系列算法，并使得这些算法可以相互替换，使得客户端代码可以独立于算法的变化而变化。策略模式将算法的定义、使用和管理分离开，使得系统更加灵活、可扩展，并且易于维护。策略模式包含以下主要角色：1. 策略接口（Strategy）： 定义了算法族的接口，具体的策略类实现了这个接口。2. 具体策略类（Concrete Strategy）： 实现了策略接口，封装了具体的算法。3. 上下文（Context）： 维护一个对策略对象的引用，可以在运行时切换不同的策略。下面是一个简单的策略模式的例子，假设有一个图像编辑器，用户可以选择不同的滤镜来处理图像：# 策略接口class ImageFilterStrategy: def apply_filter(self, image): pass# 具体策略类：黑白滤镜class BlackAndWhiteFilter(ImageFilterStrategy): def apply_filter(self, image): print("A...
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