【愚公系列】软考中级-软件设计师 050-面向对象技术（设计模式-创建型）
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🚀前言
🔎1.设计模式概念
设计模式是在软件设计领域中，为解决常见问题而被反复使用、被广泛认可的一种设计思想。它是一种经过实践验证的，被认为是最佳解决方案的经验总结，可以帮助开发人员快速高效地解决软件设计中的一些固有问题。
每一个设计模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动。设计模式的核心在于提供了相关问题的解决方案，使得人们可以更加简单方便的复用成功的设计和体系结构。
设计模式具有以下特点：
| 特点 | 描述 |
|---|---|
| 在特定情况下被使用 | 设计模式并不是适用于所有场景的通用解决方案，而是在特定问题领域中被广泛使用的解决方案。 |
| 涉及多种设计元素 | 设计模式涉及到多个设计元素，包括类，对象，接口，继承，组合等等。 |
| 以面向对象方式进行设计 | 设计模式主要是针对面向对象编程而提出的，尽管也可以用于其他编程范式。 |
| 遵循设计原则 | 设计模式往往遵循一些设计原则，如单一职责原则、开闭原则、里氏替换原则等，以提高设计的可维护性、可扩展性和可重用性。 |
🔎2.设计模式分类
设计模式的四个基本要素：模式名称、问题(应该在何时使用模式)、解决方案(设计的内容)、效果(模式应用的效果)。
分为三类，创建型模式主要是处理创建对象，结构型模式主要是处理类和对象的组合，行为型模式主要是描述类或者对象的交互行为，具体如下(红色粗体记忆关键字表示常考必须记住的)：
| 类型 | 描述 |
|---|---|
| 架构模式 | - 软件设计中的高层决策，如C/S结构 - 反映了开发软件系统过程中所作的基本设计决策 |
| 设计模式 | - 描述了一个在我们周围不断重复发生的问题和其解决方案的核心 - 提供了相关问题的解决方案，使得人们可以更加简单方便地复用成功的设计和体系结构 - 包含四个基本要素：模式名称、问题（应该在何时使用模式）、解决方案（设计的内容）、效果（模式应用的效果） |
| 惯用法 | - 最低层的模式，关注软件系统的设计与实现 - 通过特定的编程语言描述构件与构件之间的关系 - 每种编程语言都有自己的惯用法，即语言的特定模式（如C++中的引用计数） |
🚀一、设计模式-创建型
🔎1.工厂模式（Factory Pattern）
工厂模式就像是一家披萨店。你告诉披萨店你想要什么类型的披萨，它会根据你的需求为你制作披萨。在这里，披萨店就是一个工厂，披萨是工厂创建的产品。
举例说明：假设你想要定制一件特别款式的T恤，你可以去一家专门定制服装的工厂。你告诉工厂你需要一件红色的T恤，上面要印有你喜欢的图案。工厂根据你的需求，选择红色的布料，根据你提供的图案进行印花，然后制作出一件定制的T恤。在这个例子中，工厂根据你的需求创建了一件特定款式的产品（定制的T恤），实现了工厂模式。你作为客户只需要提供需求，而无需关心具体的制作过程和细节。
🔎2.单例模式（Singleton Pattern）
单例模式确保一个类只有一个实例，就像一座城市只有一个市长。无论多少人住在这座城市，市长都是唯一的。在生活中，操作系统的任务管理器就是一个单例模式的应用。无论打开多少个任务管理器窗口，它们都指向同一个任务管理器实例。
例如，假设有一个名为"City"的类代表一座城市，其中有一个名为"Mayor"的静态变量用于保存唯一的市长实例。当创建第一个City实例时，该实例的Mayor变量将被设置为一个新的Mayor实例。当尝试创建更多的City实例时，它们将都引用到同一个Mayor实例。
在操作系统中，任务管理器是一个单例模式的应用。无论打开多少个任务管理器窗口，它们都指向同一个任务管理器实例。这意味着无论通过哪个窗口关闭一个进程或查看系统信息，都是在同一个任务管理器实例中进行操作。这种设计能够确保操作系统中的任务管理器始终是唯一和一致的。
🔎3.建造者模式（Builder Pattern）
建造者模式类似于建造一座房子。你可以选择房子的类型、颜色、材料等，并由建筑工人按照你的选择来构建房子。
以工程师为例，假设有一个木制房子构建者和一个砖瓦房子构建者。工程师的任务是根据客户的要求建造不同类型的房子。
例如，客户A需要一座木制房子。工程师会选择木制房子构建者，并使用该构建者的方法来逐步构建木制房子。这包括设置木质墙壁、建造屋顶和安装窗户。
另一个例子是客户B需要一座砖瓦房子。工程师会选择砖瓦房子构建者，并使用该构建者的方法来逐步构建砖瓦房子。这包括砖瓦墙壁、瓦片屋顶和大窗户。
通过使用建造者模式，工程师可以根据客户的需求逐步构建不同类型的房子，而不必亲自处理所有细节。这使得构建过程灵活且可维护，同时允许创建不同风格和材质的房子。
🔎4.原型模式（Prototype Pattern）
原型模式是通过复制现有对象来创建新对象的设计模式。这类似于使用3D打印机复制一件艺术品或零件，可以从一个原型创建出多个相同的物品。
生活中的一个例子是在电影制作中。制片人可以利用原型模式来复制特效道具，这样在不同的场景中就可以使用多个相同的道具。例如，如果电影中需要多个相同的怪物模型，制片人可以使用原型模式来复制并创建多个相同的怪物模型。这样可以节省时间和资源，同时确保每个怪物模型在外观和细节上都保持一致。
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