设计模式

策略模式

策略模式定义算法族，分别封装起来，让他们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立与使用算法的客户。

主要组成部分：

策略接口，定义算法的接口，通常是一个具有执行方法的接口
具体策略，实现策略接口的具体算法
上下文，持有一个策略类的引用，实际调用算法接口的方法

优点：

避免开闭原则，可以在不修改现有代码的情况下引入新的策略
避免使用多个条件判断，通过策略类来替代条件判断语句
提高代码的可维护性和可读性

缺点：

增加对象数目
客户端必须知晓所有策略

观察者模式

观察者模式定义了对象之间的一对多依赖，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会受到通知并自动更行。

主要组成部分：

主题（被观察对象），是指被观察的对象。它提供了注册、移除和通知观察者的方法
观察者，定义了一个更新接口，用于接受主题的通知
具体主题，实现了主题接口，维护了一个观察者列表，当它的状态发生改变时，通知所有注册的观察者
具体观察者，实现了观察者接口，以便接受主题的通知并进行相应的更新

优点：

解耦，观察者模式将观察者与被观察者解耦，使他们可以独立变化
灵活性，可以在运行时增加或者删除观察者
支持广播语言，被观察者会自动通知所有的注册观察者，而无需知道观察者的具体信息

缺点：

可能引起性能问题
可能导致复杂循环

装饰者模式

装饰者模式动态地把责任附加在对象上，若要扩展功能，装饰者比继承更有弹性的替代方案。

主要组成部分：

组件，定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责
具体组件，实现组件接口的基本对象
装饰器，持有一个组件对象的引用，并且实现组件接口。装饰器基类的主要作用是定义接口并持有一个组件对象
具体装饰器，实现装饰器类，负责向组件添加职责

优点：

遵循开闭原则，可以在不修改现有代码的情况下为对象添加新的功能
灵活性高，可以通过多次使用装饰器实现复杂的功能组合
职责分离，每个装饰器只负责增加一部分功能，符合单一职责原则

工厂模式

工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类把实例化推迟到子类

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确制定具体的类

关于简单工厂

简单工厂并不算设计模式
简单工厂把主方法（客户）中的具体对象创建过程分离，好处不仅是后期扩展时修改主体更改了，还有从多个客户（其他方法）中复用同一个工厂，更加OOP
常用的写法：一种写法是使用类，另一种是直接用静态方法（但无法继承改变行为）

关于工厂方法

简单工厂只处理一个类（强调一对一），而工厂方法在主类（抽象的Creator类）中声明抽象的创建方法，让创建的执行延迟到子类的实现中
工厂方法的创建过程依赖于抽象的产品类（依赖倒置）
工厂方法中创建者类和产品类都是抽象的（这样的做法是哪怕只有一个具体创建者，也能实现更优的解耦）

简单的说简单工厂就是一手包办的工厂，而工厂方法更是一个大的框架

工厂方法是抽象的，依赖子类来处理对象的创建，这样超类的代码与子类的创建就能实现解耦（你需要子类创建的对象具有一定的规范，这时候在抽象的超类中有具体的执行方法和抽象的工厂方法，这就实现了子类的区分与相应的约束，也就是说各个子类决定创建的对象有所不同，但执行方法都在超类的掌控之下）

关于抽象工厂

Factory定义为接口，用于处理Pizza的原料（内部成员）
抽象的Pizza类中对原料的处理方法(preapre)也是抽象的
具体的Pizza实例中有处理原料的工厂的引用，用于具体prepare过程中（需要的原料必须来自工厂）
从3可看出与工厂方法相比，抽象工厂对Pizza的约束更大（原料的产生只能来自工厂），此时一个Pizza的诞生是 Pizza pizza = new XjbPizza(XjbIngredientFactory)
抽象工厂时产品家族和具体工厂实现解耦（抽象工厂的做法是组合，而工厂方法是继承）

优点：

解耦，将对象的创建和使用分离，提高系统的灵活性和可维护性
遵循开闭原则，可以通过增加新的具体工厂和产品来扩展系统，而不影响现有代码
高内聚，将创建逻辑集中在一个地方，边缘管理

单例模式

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点

单例模式比较简单，不过应用广泛，比如线程池、缓存、各种硬件驱动都使用了单例模式

单例模式与静态的全局变量相比，更为节省资源，对一些对资源敏感的对象而言更是如此，因为单例模式只在使用到的时候才会创建对象（延迟实例化）

如何实现：构造函数私有化，创建一个静态的方法调用该构造函数获取实例，并加以判断（再次调用，如果private static的单例已经创建非null，那就直接返回），这样在单线程下是没有问题的

线程安全的懒汉式：需要双重检查

#include <mutex>

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    static std::mutex mtx;

    Singleton() {}

public:
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

    static Singleton* getInstance() {
	    // 第一次检查是否存在实例
        if (instance == nullptr) {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
            // 第二次检查是否存在实例
            // 两次检查都没有才会创建新的实例
            if (instance == nullptr) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
};

Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;

唯一实例，确保系统中只有一个实例，节省资源。
全局访问点，提供全局访问点，方便访问。
延迟实例化，可以延迟实例化，直到使用时才创建（懒汉式）。

命令模式

命令模式将请求封装成对象，这可以让你使用不同的请求、队列，或者日志请求来参数化其他对象

命令模式也可以支持撤销操作

适配器模式与外观模式

适配器模式将一个类的接口，转换成客期望的另一个接口

适配器让原本接口不兼容的类可以合作无间

外观模式提供一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口

外观定义了一个高层接口，让子系统更容易使用

简单的来说适配器模式就是用来解决兼容性问题的方案

参考：Head First 设计模式学习笔记