以下内容是对设计模式之父GOF的著作《设计模式——可复用面向对象软件的基础》定义的摘抄

1 抽象工厂

意图

提供一个接口以创建一系列相关或相互依赖的对象，而无须指定它们具体的类。

适用性

在以下情况下使用抽象工厂模式：

• 一个系统要独立于它的产品的创建、组合和表示。
• 一个系统要有多个产品系列中的一个来配置。
• 要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用。
• 提供一个产品类库，但只想显示它们的接口而不是实现。

2 生成器模式（Builder）

意图

将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

适用性

• 当创建复杂对象的算法应该独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式时。
• 当构造过程必须允许被构造的对象有不同的表示时

3 工厂方法（Factory Method）

意图

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类

适用性

• 当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。
• 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。
• 当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将哪个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。

4 原型模式（Prototype）

意图

用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。（实现Clone 接口）

适用性

• 当一个系统应该独立于它的产品创建、构成和表示时。
• 当要实例化的类是在运行时指定时，例如，通过动态装载。
• 为类避免创建一个产品类层次平行的工厂类层次时。
• 当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。创建相应数目的原型并克隆它们可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。

5 单件（单例）模式（Singleton）

意图

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

适用性

• 当类只能有一个实例而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它时。
• 当这个唯一实例应该是通过子类化可扩展的，并且客户应该无须更改代码就能使用一个扩展的实例时。

6 适配器模式（Adapter）

意图

将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作

适用性

• 你想使用一个已经存在的类，而它的接口不符合你的需求。
• 你想创建一个可以复用的类，该类可以与其他不相关的类或者不可预见的类（即那些接口可能不一定兼容的类）协同工作。
• （仅适用于对象Adapter）你想适用一些已经存在的子类，但是不可能对每一个都进行子类化以匹配它们的接口。对象适配器可以适配它的父类接口

7 桥接模式（Bridge）

意图

将抽象部分与它的实现部分分离，使它们可以独立变化。

适用性

• 你不希望在抽象和它的实现部分之间有一个固定的绑定关系。例如，这种情况可能使因为，在程序运行时实现部分应该可以被选择或者切换。
• 类的抽象以及它的实现都应该可以通过生成子类的方法加以扩充。这时Bridge模式使你可以对不同的抽象接口和实现部分进行组合，并分别对它们进行扩充。
• 对一个抽象的实现部分的修改应该对客户不产生影响，即客户的代码不必重新编译。
• （C++）你想对客户完全隐藏抽象的实现部分。在C++中，类的表示在类接口中是可见的。正如在意图一节的第一个类图中所示那样，有许多类要生成。这样一种层次接口说明你必须将一个对象分解成两个部分。Rumbaugh称这种类层次接口为“嵌套的泛化”
• 你想在多个对象间共享实现（可能适用引用计数），但同时要求客户并不知道这一点。

8 组合模式（Composite）

意图

将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

适用性

• 你想表示对象的部分-整体层次结构。
• 你希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

9 装饰模式（Decorator）

意图

动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，Decorator模式相比生成自类更为灵活。

适用性

• 在不影响其他对象的情况下，以动态，透明的方式给单个对象添加职责。
• 处理那些可以撤销的职责。
• 当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使子类数量呈爆炸性增长。另一种情况可能是，类定义被隐藏，或者类定义不能用于继承为子类。

10 外观模式

意图

为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，Facade模式定义类一个高层接口，这个接口是的这一子系统更加容易使用。

适用性

• 当你要为一个复杂子系统给外部提供一个简单接口时。子系统往往因为不断演化变得越来越复杂，大多数模式使用时都会都会产生更多更小的类。这使得子系统更具可复用性，也更容易对子系统进行定制，但也给那些不需要定制子系统的用户带来一些使用上的困难。Facade可以提供一个简单的默认视图，这一视图对大多数用户来说已经足够，而那些需要更多的可定制性的用户可以越过Facade层。
• 客户程序与抽象类的实现部分之间存在着很大的依赖性。引入Facade将这个子系统与客户以及其他的子系统分离，可以提高子系统的独立性和可移植性。
• 当你需要构建一个层次结构的子系统时，使用Facade模式定义子系统中每层的入口点。如果子系统之间时相互依赖的，可以让它们仅通过Facade进行通信，从而简化它们之间的依赖关系。

11 享元模式（Flyweight）

意图

运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

适用性

Flyweight模式的有效性很大程度上取决于如何适用它以及在何处使用它。当以下情况都成立时适用Flyweight模式：

• 一个应用程序使用类大量的对象。
• 完全由于使用大量的对象造成很大的存储开销。
• 对象的大多数状态都可以变为外部状态。
• 如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象。
• 应用程序不依赖于对象标识。由于Flyweight对象可以被共享，因此对于概念上明显有别的对象，标识测试将返回真值。

12 代理模式（Proxy）

意图

为其他对象提供一种代理以控制这个对象的访问

适用性

在需要用比较通用和复杂的对象指针代替简单的指针的时候，使用Proxy模式。下面是一些可以使用Proxy模式的常见情况。

• 远程代理（Remote Proxy）为一个对象在不同的地址空间提供局部代表。
• 虚代理（Virtual Proxy）根据需要创建开销很大的对象。在动机一节描述的ImageProxy就是这一种代理的例子。
• 保护代理（protection Proxy）控制对原始对象的访问。保护代理用于对象应该有不同的访问权限的时候。
• 职能指引（Smart Reference）取代了简单的指针，他在访问对象时执行一些复检操作。

13 职责链模式（Chain of Responsibility）

意图

使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。

适用性

• 有多个对象可以处理一个请求，哪个对象处理该请求运行时自动确定。
• 你想在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。
• 可处理一个请求的对象集合应被动态指定。

14 命令模式（Command）

意图

将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化，对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。

适用性

• 像书中上文讨论的MenuItem对象那样，抽象出待执行的动作以参数化某对象。你可以用过程语言中的回调函数表达这种参数化机制。所谓回调函数是指函数先在某处注册，而它将在稍后某个需要的时候被调用。Command模式是回调机制的一个面向对象的替代品。
• 在不同的时刻指定、排列和执行请求。一个Command对象可以有一个与初始请求无关的生存期。如果一个请求的接收者可用一种与地址空间无关的方式表达，那么就可将负责该请求的命令对象传送给另一个不同的进程并在那里实现该请求。
• 支持取消操作。Command的Execute操作可以在实施操作前将状态存起来，在取消操作时这个状态用来取消该操作的影响。Command接口必须添加一个Unexecute操作，该操作取消上一次Execute调用的效果。执行命令被存储在一个历史列表中。可以向后和向前遍历这一列表来实现重数不限的“撤销”和“重做”。
• 支持修改日志，这样当系统奔溃时，这些修改可以被重做一遍。在Command接口中添加装载操作和存储操作，可以用来保持一个一致的修改日志。
• 用构建在原语操作上高层操作构造一个系统。这样一种结构在支持事务的信息系统中很常见。一个事务封装了对数据的一组变动。

15 解析器模式（Interpreter）

意图

给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解析器，这个解析器用该表示来解析语言中的句子。

适用性

当有一个语言需要解析执行，并且你可以将该语言中的句子表示为一个抽象语法树时，可以使用解析器模式。而当存在以下情况时该模式效果最好：

• 文法简单。对于复杂的文法，文法的类层次变得庞大而无法管理。此时语法分析程序生成器这样的工具是更好的选择。它们无须构建语法树即可解析表达式，这样可以节省空间而且可以节省时间。
• 效率不是关键问题。最高效的解析器通常不是通过直接解析语法分析书实现的，而是首先将它们转换成另一种形式。例如，正则表达式通常被转换成状态机。但即使在这种情况下，转换器也可用解析器模式实现，该模式任然是有用的。

16 迭代器模式（Iterator）

意图

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。

适用性

• 访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。
• 支持对聚合对象的多种遍历。
• 为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口（即支持多态迭代）。

17 中介者模式（Mediator）

意图

用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使对象不需要显示地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立改变它们之间的交互。

适用性

• 一组对象以定义良好但复杂的方式进行通信，产生的相互依赖关系结构混乱而且难以理解。
• 一个对象应用其他很多对象并且直接与这些对象通信，导致难以复用该对象。
• 想定制一个分布在多个类中的行为，而又不想生成太多的子类。

18 备忘录模式（Memento）

意图

在不破环封装性的前提下，捕获一个对象内部状态，并在对象之外保存这个状态。这样以后就可以将该对象恢复到原先保存的状态。

适用性

• 必须保存一个对象在某个时刻的（部分）状态，这样以后需要时它才能恢复到先前到状态。
• 如果一个接口让其他对象直接得到这些状态，将会暴露对象的实现细节并破坏对象的封装性。

19 观察者模式（Observer）

意图

定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得的到通知并自动更新。

适用性

• 一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面。将者二者封装在独立的对象中，以使它们可以独立地改变和复用。
• 对一个对象的改变需要同时改变其他对象，而不知道具体有多少对象有待改变。
• 一个对象必须通知其他对象，而它又不能假定其他对象是谁。换言之，你不希望这些对象是紧密耦合的。

20 状态模式（State）

意图

允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。

适用性

• 一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态改变它的行为。
• 一个操作中含有庞大的多分枝条件语句，且这些分支依赖于该对象的状态。

21 策略模式（Strategy）

意图

定义一系列的算法，把他们一个个封装起来，并且使他们可以相互替换。本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。

适用性

• 许多相关的类仅仅是行为有异。
• 需要使用一个算法的不同变体。
• 算法使用客户不应该知道的数据。
• 一个类定义了多种行为，并且这些行为都在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现。将相关的条件分支移入它们各自的Strategy类中代替这些条件语句。

22 模板方法（Template Method）

意图

定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。Template Method使得子类可以不改变一个算法结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

适用性

• 一次性实现一个算法的不变部分，并将可能变的行为留给子类来实现。
• 各个子类中公共的行为应被提取出来并集中到一个公共父类中避免代码重复。
• 控制子类扩展。模板方法只在特定点调用钩子操作，这样就只允许在这些点进行扩展。

23 访问者模式（Vistor）

意图

表示一个作用于某个对象结构中的各个元素的操作。它使你可以在不改变各种元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

适用性