软考
23种GoF设计模式速查表
软考高级系统架构设计师备考：创建型/结构型/行为型 23 种 GoF 设计模式，含意图/结构/适用场景/类图/真题高频考点
软考设计模式GoF创建型模式结构型模式行为型模式
一句话定位
本表覆盖软考 §3.8 设计模式，是综合知识（35 题）与案例分析（设计模式应用判断）的重点。要求做到 23 种模式意图清晰、10 个高频模式”给场景能选对”。
NOTE
- 综合知识：给场景/类图让判断用了哪种模式（选择题），或让选择合适的设计模式
- 案例分析：给出系统问题，要求选择并说明理由（“使用了什么模式？为什么？”）
- 论文：可能要求”论述在某系统中设计模式的应用”（需结合项目实例）
A. 设计模式概述
A.1 设计模式分类体系
GoF《设计模式》按目的分为三类：
| 类别 | 数量 | 核心关注点 | 记忆口诀 |
|---|---|---|---|
| 创建型 (Creational) | 5 种 | 对象的创建机制 | ”单原抽建工” |
| 结构型 (Structural) | 7 种 | 类/对象的组合关系 | ”适桥组装外享代” |
| 行为型 (Behavioral) | 11 种 | 对象间的职责分配与通信 | ”策命观中迭状责命解访” |
A.2 设计模式六要素
| 要素 | 说明 |
|---|---|
| 模式名 | 具有特定含义的词汇（如”观察者”、“工厂方法”） |
| 意图 (Intent) | 模式的目的和作用 |
| 别名 (Also Known As) | 其他常见叫法 |
| 动机 (Motivation) | 什么场景下需要这个模式 |
| 结构 (Structure) | 类图/对象图的组成关系 |
| 适用性 (Applicability) | 什么条件下使用 |
B. 创建型模式（Creational，5种）
关注对象创建，将对象的创建与使用分离
B.1 三种工厂模式对比（高频★★★）
| 模式 | 核心思想 | 英文 | 一句话意图 | 结构特征 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|---|
| 简单工厂 | 一个工厂类，根据不同参数返回不同产品 | Simple Factory | 用一个工厂类封装所有产品的创建 | 一个工厂类 + 一个创建方法 | 产品种类少且不频繁变化 |
| 工厂方法 | 将产品创建延迟到子类 | Factory Method | 定义创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类 | 抽象工厂 + 具体工厂；一个工厂对应一个产品 | 需要扩展产品系列时 |
| 抽象工厂 | 创建相关/依赖产品族 | Abstract Factory | 创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定具体类 | 多个工厂方法组合；每个工厂产出一族产品 | 需要多个相关产品族时 |
WARNING
区分工厂三兄弟：
- 简单工厂：一个工厂类做所有事（不属于 GoF，但常考）
- 工厂方法：一个工厂对应一个产品，延迟到子类决定
- 抽象工厂：一个工厂对应一族产品，创建的是产品族
B.2 创建型模式详解（5种）
| 模式 | 意图 | 核心结构 | 真题示例 |
|---|---|---|---|
| ① 单例 (Singleton) | 确保一个类只有一个实例，提供全局访问点 | 私有构造 + 静态实例 + 双重检查锁/饿汉/懒汉 | 数据库连接池、日志对象 |
| ② 原型 (Prototype) | 通过克隆现有对象创建新对象 | 实现 Clone 接口；浅拷贝 vs 深拷贝 | 复制已有对象，不重新初始化 |
| ③ 生成器/建造者 (Builder) | 将复杂对象的构建与表示分离，分步构造 | Director + Builder + ConcreteBuilder + Product | 构造 SQL 语句、复杂配置对象 |
| ④ 工厂方法 (Factory Method) | 定义创建接口，子类决定实例化哪个类 | Creator + ConcreteCreator + Product + ConcreteProduct | 日志工厂（FileLogger/DBLogger） |
| ⑤ 抽象工厂 (Abstract Factory) | 创建相关/依赖产品族 | AbstractFactory + ConcreteFactory + AbstractProduct + ConcreteProduct | UI 库（Windows/Mac 按钮/文本框族） |
B.3 创建型模式类图——以”工厂方法”为例
C. 结构型模式（Structural，7种）
关注类/对象的组合，形成更大的结构
C.1 四种”包装”模式辨析（高频★★★）
| 模式 | 英文 | 核心意图 | 对”谁”做包装 | 包装后变化 | 类比 |
|---|---|---|---|---|---|
| 适配器 | Adapter | 转换接口，让不兼容的类协同工作 | 被适配者 | 接口变了（旧接口 → 新接口） | 转接头 |
| 桥接 | Bridge | 抽象与实现分离，两者独立变化 | 实现部分 | 分离了两个维度 | 走桥 |
| 装饰 | Decorator | 动态给对象添加职责 | 被装饰对象 | 功能增强（外观不变） | 穿衣服 |
| 代理 | Proxy | 控制对对象的访问 | 被代理对象 | 访问控制（外观不变） | 经纪人 |
IMPORTANT
适配器 vs 桥接 vs 装饰 vs 代理——四胞胎分清：
- 适配器：解决”接口不兼容”（改变接口）
- 桥接：解决”继承爆炸”（分离两个独立变化的维度）
- 装饰：解决”动态扩展功能”（不改变接口，层层叠加职责）
- 代理：解决”间接访问/控制”（不改变接口，控制访问时机/方式）
C.2 结构型模式详解（7种）
| 模式 | 意图 | 关键特征 | 典型场景 |
|---|---|---|---|
| ⑥ 适配器 (Adapter) | 转换接口，使不兼容类协作 | 类适配器（继承）/ 对象适配器（组合） | 兼容旧接口、第三方库适配 |
| ⑦ 桥接 (Bridge) | 抽象部分与实现部分分离，独立变化 | 两个继承层次：抽象层 + 实现层 | 跨平台 UI、多种数据库驱动 |
| ⑧ 组合 (Composite) | 树形结构表示”部分-整体”，统一处理 | Component + Leaf + Composite | 文件系统、组织架构、UI 控件树 |
| ⑨ 装饰 (Decorator) | 动态给对象添加职责，比继承灵活 | Decorator 持有 Component 引用，层层叠加 | 给流加缓冲、给组件加边框 |
| ⑩ 外观 (Facade) | 为子系统提供统一的高层接口 | 简化复杂子系统的使用 | 复杂 API 封装、SDK 入口 |
| ⑪ 享元 (Flyweight) | 共享细粒度对象，减少内存 | 内部状态（共享）vs 外部状态（独立） | 字符串池、围棋棋子、粒子系统 |
| ⑫ 代理 (Proxy) | 控制对对象的访问 | 远程代理/虚拟代理/保护代理/智能引用 | 延迟加载、访问控制、远程调用 |
C.3 结构型模式类图——以”装饰模式”为例
D. 行为型模式（Behavioral，11种）
关注对象间的职责分配与通信机制
D.1 高频辨析：状态 vs 策略 vs 命令
| 模式 | 英文 | 核心意图 | ponsibility 分配 | 关键特征 | 类比 |
|---|---|---|---|---|---|
| 状态 | State | 状态改变时改变行为 | 对象内部状态变化 | 状态类封装行为，自动切换 | 心情好/坏表现不同 |
| 策略 | Strategy | 封装可互换的算法族 | 外部传入不同策略 | 算法族可互换，客户端决定 | 多种出行方式可选 |
| 命令 | Command | 将请求封装为对象 | 解耦发送者与接收者 | 支持撤销、排队、日志 | 遥控器 |
WARNING
状态 vs 策略——最易混淆的一对：
- 状态模式：行为由内部状态决定，状态类之间可自动切换（如：订单待支付→已支付→已发货）
- 策略模式：行为由客户端选择传入，策略之间不自动切换（如：支付时选择支付宝/微信/银行卡）
一句话区分：状态是”我现在是什么状态，就做什么行为”；策略是”客户选哪个策略，就执行哪个算法”
D.2 行为型模式详解（11种）
| 模式 | 意图 | 关键结构 | 真题高频场景 |
|---|---|---|---|
| ⑬ 责任链 (Chain of Responsibility) | 沿链传递请求，直到有对象处理 | Handler + ConcreteHandler，链式结构 | 多级审批、异常处理链、拦截器 |
| ⑭ 命令 (Command) | 将请求封装为对象，支持撤销/排队/日志 | Invoker + Command + Receiver + ConcreteCommand | 撤销(Undo)、队列、宏命令 |
| ⑮ 解释器 (Interpreter) | 给定语言，定义文法并解释句子 | Expression + TerminalExpression + NonterminalExpression | 正则表达式、简单脚本引擎 |
| ⑯ 迭代器 (Iterator) | 顺序访问聚合元素，不暴露内部表示 | Iterator + ConcreteIterator + Aggregate + ConcreteAggregate | Java Iterator、遍历集合 |
| ⑰ 中介者 (Mediator) | 用中介对象封装一组对象的交互 | Mediator + ConcreteMediator + Colleague | 聊天室、MVC 中的Mediator |
| ⑱ 备忘录 (Memento) | 不破坏封装下保存并恢复对象内部状态 | Originator + Memento + Caretaker | 撤销操作、快照、存档 |
| ⑲ 观察者 (Observer) | 一对多依赖，状态变化时通知所有观察者 | Subject + Observer + ConcreteSubject + ConcreteObserver | 发布订阅、事件监听 |
| ⑳ 状态 (State) | 对象状态改变时改变其行为 | Context + State + ConcreteState | 订单状态机、线程状态 |
| ㉑ 策略 (Strategy) | 封装可互换的算法族 | Context + Strategy + ConcreteStrategy | 排序策略、支付策略 |
| ㉒ 模板方法 (Template Method) | 定义算法骨架，子类重写特定步骤 | AbstractClass + ConcreteClass | 框架设计、生命周期回调 |
| ㉓ 访问者 (Visitor) | 不改变类前提下对元素定义新操作 | Visitor + ConcreteVisitor + Element + ConcreteElement | 编译器 AST 遍历、报表生成 |
D.3 行为型模式类图——以”观察者模式”为例
E. 高频模式”场景→模式”匹配表（Case & 选择题核心）
综合知识常考”以下场景最适合哪种设计模式”，掌握以下匹配是关键。
E.1 高频场景速查（10个必背）
| 场景描述 | 匹配模式 | 关键词 |
|---|---|---|
| 一个类只能有一个实例（如数据库连接池） | 单例 (Singleton) | 唯一实例、全局访问 |
| 创建一系列相关/配套的产品族（Windows/Mac UI） | 抽象工厂 (Abstract Factory) | 产品族、相关对象 |
| 复杂对象的构建步骤多且可调（SQL 构建器） | 生成器/建造者 (Builder) | 分步构造、Director |
| 需要兼容两个不兼容的接口 | 适配器 (Adapter) | 接口转换、兼容 |
| 多种算法/策略可互换（排序/支付/促销） | 策略 (Strategy) | 算法族、可互换 |
| 对象状态变化时自动改变行为（订单状态流转） | 状态 (State) | 状态机、自动切换 |
| 一个对象变化通知多个依赖对象 | 观察者 (Observer) | 发布订阅、事件 |
| 多层处理/审批，沿链传递直到处理 | 责任链 (Chain of Responsibility) | 链式、逐层传递 |
| 给对象动态添加功能，层层叠加 | 装饰 (Decorator) | 动态增强、叠加 |
| 控制对对象的访问（延迟加载/权限控制） | 代理 (Proxy) | 间接访问、控制 |
E.2 进阶场景辨析（易错）
| 场景 | 易误选 | 正确答案 | 理由 |
|---|---|---|---|
| 文件系统，目录和文件统一处理 | 组合 (Composite) | ✅ 组合 (Composite) | “部分-整体”树形结构 |
| 遍历集合但不暴露内部结构 | 迭代器 (Iterator) | ✅ 迭代器 | 分离遍历与集合 |
| 撤销操作，不破坏封装 | 命令 (Command) | ✅ 备忘录 (Memento) | 保存的是状态快照 |
| 撤销操作，需要记录操作历史 | 备忘录 (Memento) | ✅ 命令 (Command) | 记录的是操作本身 |
| 一组对象间复杂的通信，减少耦合 | 中介者 (Mediator) | ✅ 中介者 | 封装交互、减少依赖 |
| 行为的扩展，不改变原有类 | 装饰 (Decorator) | ✅ 访问者 (Visitor) | 访问者新增的是操作不是职责 |
F. 易混模式对比表（Case 答题核心）
F.1 包装/代理类对比
| 模式 | 包装目的 | 接口是否变化 | 使用频率 |
|---|---|---|---|
| 适配器 | 接口转换 | ✅ 变化（旧 → 新） | ★★★ |
| 桥接 | 分离两个维度 | ❌ 无变化 | ★★ |
| 装饰 | 动态增强功能 | ❌ 无变化 | ★★★ |
| 代理 | 控制访问 | ❌ 无变化 | ★★★ |
F.2 行为类易混对比
| 对比组 | A 模式 | B 模式 | 核心区别 |
|---|---|---|---|
| 状态 vs 策略 | 状态：内部状态决定行为，自动切换 | 策略：外部传入决定算法，手动切换 | 触发来源：内部 vs 外部 |
| 命令 vs 责任链 | 命令：封装请求为对象，支持撤销/队列 | 责任链：沿链传递请求，直到处理 | 命令是”记录”，责任链是”传递” |
| 观察者 vs 中介者 | 观察者：一对多通知 | 中介者：多对多通信，中心协调 | 数量关系：1:N vs M:N |
| 模板方法 vs 策略 | 模板方法：算法骨架固定，子类填步骤 | 策略：整个算法可替换 | 替换粒度：部分 vs 整体 |
G. 记忆口诀与速记（考前背诵）
G.1 分类口诀
创建五：单原抽建工
单例、原型、抽象工厂、建造者、工厂方法
结构七：适桥组装外享代
适配器、桥接、组合、外观、享元、代理、（装饰？）
→ 修正：适（适配器）桥（桥接）组（组合）装（装饰）外（外观）享（享元）代（লক্ষণ代理）
行为十一：策命观中迭状责命解访
策略、命令、观察者、中介者、迭代器、状态、责任链、备忘录、解释器、模板方法、访问者G.2 高频模式速记
| 模式 | 一句话 | 考法 |
|---|---|---|
| 单例 | ”一”个实例 | 唯一性判断 |
| 工厂方法 | ”子”类决定 | 延迟实例化 |
| 抽象工厂 | ”族”的产品 | 产品族匹配 |
| 适配器 | ”转”接口 | 不一致 → 一致 |
| 装饰 | ”加”功能 | 层层叠加 |
| 代理 | ”控”访问 | 间接控制 |
| 观察者 | ”通”知多 | 一对多 |
| 策略 | ”换”算法 | 可互换 |
| 状态 | ”变”行为 | 状态切换 |
| 责任链 | ”链”处理 | 逐级传递 |
G.3 案例题”识别模式”答题套路
当案例分析问”使用了什么设计模式？“时，按以下结构作答：
答题模板：
使用了 [模式名] 模式。
理由：题目中描述的 [具体场景/问题] 符合 [模式名] 的意图——[模式的定义]。
具体来说：
- [特征 1]
- [特征 2]（类图/代码中的体现）
使用 [模式名] 的好处是 [好处 1] 和 [好处 2]。
示例：
系统中有多种支付方式（支付宝/微信/银行卡），客户端可以灵活选择。请问使用了什么设计模式？
答：使用了策略模式。因为系统存在多种可互换的支付算法（策略），客户端可以根据需要选择不同的支付策略。具体来说，各支付方式实现统一的支付接口，上下文（Context）持有策略引用并在运行时切换。使用策略模式的好处是算法可独立变化、客户端与算法解耦。
H. 交叉引用与关联阅读
| 相关主题 | 位置 | 关联内容 |
|---|---|---|
| 计算机基础 | 01-cs-fundamentals.mdx | PV 操作、内存管理、范式 |
| 软件工程与 UML | 02-software-engineering-uml.mdx | 开发模型、UML 九图、类间关系 |
| 架构 → 设计模式应用 | 03-architecture-core.mdx | 架构风格、质量属性 |
| 新技术 | 05-new-tech-web-arch.mdx（待产） | 微服务设计模式（BFF、CQRS、Saga） |
| 案例分析模板 | 06-case-analysis-template.mdx（待产） | 设计模式在案例中的答题套路 |
I. 自测题（检验掌握程度）
-
以下场景最适合哪种设计模式？：一个图形编辑器需要支持给图形添加边框、阴影等装饰效果。
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装饰模式 (Decorator)。核心特征：动态给对象添加职责，不改变原有对象结构，可层层叠加。类似”穿衣服”一层层加。 -
以下场景最适合哪种设计模式？：图书馆有多种搜索策略（按书名、作者、ISBN），用户可以灵活选择。
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策略模式 (Strategy)。核心特征：封装可互换的算法族，由客户端选择具体策略。注意：虽然是”选择”行为，但这里的”搜索”是可互换的算法，由外部传入而非内部状态自动切换，所以是策略而非状态。 -
状态模式和策略模式的核心区别是什么？
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触发来源不同：- 状态模式：行为由内部状态决定，状态类之间可以自动切换（如：订单状态流转）
- 策略模式：行为由客户端传入决定，策略之间不自动切换（如：支付时选择不同支付方式）
一句话：状态是”我现在是什么状态，就做什么”；策略是”客户让我用哪个，我就用哪个”。
- 状态模式：行为由内部状态决定，状态类之间可以自动切换（如：订单状态流转）
-
适配器、装饰、代理三者的核心区别是什么？
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三者都是”包装”模式，但目的不同：- 适配器：解决接口不兼容问题（旧接口 → 新接口）
- 装饰：动态给对象添加新职责（不改变接口）
- 代理：控制对对象的访问（不改变接口，增加间接层）
区别在于意图：适配器是”转换”，装饰是”增强”，代理是”控制”。
- 适配器：解决接口不兼容问题（旧接口 → 新接口）
-
观察者模式和中介者模式都是处理对象间通信，有什么区别？
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- 观察者：一对多依赖关系（1:N），Subject 直接通知 Observer，Observer 之间互不知晓
- 中介者：多对多通信（M:N），所有对象通过 Mediator 协调，减少对象间直接依赖
区别在于：观察者解决的是”谁通知谁”的问题，中介者解决的是”太多对象互相引用”的问题。
- 观察者：一对多依赖关系（1:N），Subject 直接通知 Observer，Observer 之间互不知晓
IMPORTANT
如果自测题只能”看着面熟”但说不清楚，建议重读对应章节并结合真题练习。设计模式题的本质是**“给场景 → 选模式”，不在于记住类图的所有细节，而在于快速匹配意图**。
下一篇导引：新技术与 Web 架构速查表（待产） 将涵盖微服务、云原生、容器、DevOps 以及 Serverless、秒杀、性能测试等近年高频新技术方向。