开发常用的设计模式有哪些？开发必备的设计模式大全

在软件工程领域,设计模式不仅是代码复用的方案，更是构建高可维护性、高扩展性系统的基石。核心结论在于：熟练运用设计模式，能够将复杂的业务逻辑解耦，显著降低系统的维护成本，并从架构层面规避潜在的代码腐化风险。对于追求高质量代码的开发者而言，掌握开发常用的设计模式，是从“码农”迈向“架构师”的必经之路，这并非为了炫技，而是为了在面对需求变更时，让系统具备足够的弹性与韧性。

创建型模式：灵活掌控对象生成

对象的创建看似简单,实则暗藏玄机，如果将对象创建逻辑硬编码在业务代码中，会导致模块间高度耦合。

1. 单例模式
   这是应用最为广泛的模式之一。核心意图在于确保一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点。在配置管理器、连接池或日志对象的设计中，单例模式能有效控制资源消耗，避免因多重实例导致的状态不一致问题，实现时需特别注意线程安全，通常采用双重检查锁定或静态内部类方式，确保在多线程环境下依然保持高效与安全。

2. 工厂方法模式
   当需要创建的对象类型繁多且可能随时扩展时，直接使用new关键字会让代码变得僵化。工厂方法模式通过定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。这种做法将对象的创建与使用分离，客户端无需关心具体的实现细节，只需关注接口，当系统引入新的产品类时，无需修改原有代码逻辑，只需扩展工厂类即可，完美契合开闭原则。

3. 建造者模式
   面对参数繁多、且大多可选的复杂对象初始化场景，构造函数重载往往会让代码难以阅读。建造者模式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。它通过链式调用设置参数，代码清晰且具备极强的可读性，是构建复杂实体对象的首选方案。

结构型模式：构建清晰的架构骨架

结构型模式关注类与对象的组合,通过继承或组合机制来构建更大的结构，同时保持结构的灵活与高效。

1. 代理模式
   在分布式系统与框架开发中，代理模式无处不在。它为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。典型的应用场景包括远程代理（RPC调用）、虚拟代理（延迟加载图片）和保护代理（权限控制），通过引入代理对象，可以在不修改目标对象代码的前提下，增加额外的功能控制，如添加缓存、日志记录或权限校验。

2. 适配器模式
   系统迭代过程中，新旧接口不兼容是常见难题。适配器模式将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。它就像电源转换器一样，让原本因接口不匹配而不能一起工作的类可以协同工作，这种模式在不破坏现有封装的前提下，实现了旧系统向新系统的平滑过渡，是系统重构中的“润滑剂”。

3. 装饰器模式
   传统的继承方式虽然能扩展功能，但容易导致类数量爆炸，且缺乏灵活性。装饰器模式动态地给一个对象增加一些额外的职责，比生成子类更为灵活。在JavaI/O流库中，BufferedReader装饰FileReader便是经典案例，开发者可以根据需要层层包装对象，按需添加功能，既遵循了单一职责原则，又实现了功能的自由组合。

行为型模式：优化对象间的协作

行为型模式关注对象之间的职责划分与算法封装,旨在降低对象间的耦合度，优化通信流程。

1. 策略模式
   业务中常面临多种算法或规则切换的场景，如多种支付方式或排序算法。策略模式定义一系列算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可相互替换。该模式让算法独立于使用它的客户而变化，通过将算法封装在独立的策略类中，业务逻辑分支（如大量的if-else）被消除，代码结构变得清晰，新算法的引入也变得轻而易举。

2. 观察者模式
   消息推送、事件驱动架构都离不开观察者模式。它定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。这种模式极大地降低了主题对象与观察者之间的耦合，主题不需要知道具体的观察者是谁，只需维护通知列表即可，它是实现分布式事件总线和响应式编程的核心思想来源。

3. 模板方法模式
   在处理具有固定流程框架的业务时，模板方法模式极具价值。它在父类中定义算法的骨架，并将某些步骤的实现延迟到子类中。这样既保证了算法结构的稳定性，又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特定步骤，它有效避免了重复代码，是代码复用技术的经典体现。

架构实践与避坑指南

在实际落地过程中,切忌为了模式而模式。每一种模式都有其适用的场景与代价，单例模式可能带来全局状态隐患，代理模式会增加类的数量与调用链路长度。专业的解决方案应当基于“最小知识原则”与“依赖倒置原则”，在识别出代码的“变化点”与“稳定点”后，再精准匹配相应的模式。

优秀的架构设计,往往是在简单性与扩展性之间寻找平衡，开发常用的设计模式提供了标准化的解题思路，但真正的工程智慧，在于识别业务痛点，用最恰当的模式以最小的代价解决最复杂的问题。

相关问答

在实际开发中，如何判断是否应该引入设计模式？

判断标准主要基于“变化点”与“复用性”，如果代码中出现了大量的条件判断来选择行为，或者业务逻辑预期会发生频繁变更，此时应考虑引入策略模式或工厂模式，如果对象创建过程极其复杂，涉及多个步骤，则应考虑建造者模式。核心原则是：在发现代码存在“僵化”、“脆弱”或“粘滞”等坏味道时，再利用设计模式进行重构，而非在项目初期过度设计。

设计模式是否会增加系统的复杂性？如何平衡？

设计模式确实会引入额外的类和抽象层,这在一定程度上增加了代码的认知成本，平衡的关键在于“适度”，对于简单的业务逻辑，直接编码往往优于套用模式。只有当系统复杂度上升到一定阈值，或者预期未来有明确的扩展需求时，设计模式带来的灵活性收益才会超过其引入的结构复杂性成本。代码的可读性与可维护性始终是第一位的，模式是手段而非目的。