设计模式背景
开始实验之前，有必要先了解一些背景信息和相关基础知识。
在软件工程中，设计模式（design pattern）是对软件设计中普遍存在（反复出现）的各种问题，所提出的解决方案。
设计模式并不直接用来完成代码的编写，而是描述在各种不同情况下，要怎么解决问题的一种方案。面向对象设计模式通常以类别或对象) 来描述其中的关系和相互作用，但不涉及用来完成应用程序的特定类别或对象。设计模式能使不稳定依赖于相对稳定、具体依赖于相对抽象，避免会引起麻烦的紧耦合，以增强软件设计面对并适应变化的能力。
《设计模式》一书原先把设计模式分为创建型模式、结构型模式、行为型模式，把它们通过授权、聚合、诊断的概念来描述
-- 参考维基百科
设计模式主要分为三大类，各自还有许多子类：
- 创建型模式
| 模式名 | 描述 |
| 抽象工厂模式 | 为一个产品族提供了统一的创建接口。当需要这个产品族的某一系列的时候，可以从抽象工厂中选出相应的系列创建一个具体的工厂类。 |
| 工厂方法模式 | 定义一个接口用于创建对象，但是让子类决定初始化哪个类。工厂方法把一个类的初始化下放到子类。 |
| 生成器模式 | 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。 |
| 惰性初始模式 | 推迟对象的创建、数据的计算等需要耗费较多资源的操作，只有在第一次访问的时候才执行。 |
| 对象池模式 | 通过回收利用对象避免获取和释放资源所需的昂贵成本。 |
| 原型模式 | 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。 |
| 单例模式 | 确保一个类只有一个实例，并提供对该实例的全局访问。 |
- 结构性模式
| 模式名 | 描述 |
| 适配器模式 | 将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示。适配器模式可以消除由于接口不匹配所造成的类兼容性问题。 |
| 桥接模式 | 将一个抽象与实现解耦，以便两者可以独立的变化。 |
| 组合模式 | 把多个对象组成树状结构来表示局部与整体，这样用户可以一样的对待单个对象和对象的组合。 |
| 修饰模式 | 向某个对象动态地添加更多的功能。修饰模式是除类继承外另一种扩展功能的方法。 |
| 外观模式 | 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面， 外观模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。 |
| 享元 | 通过共享以便有效的支持大量小颗粒对象。 |
| 代理 | 为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。 |
- 行为型模式
| 模式名 | 描述 |
| 黑板 | 广义的观察者在系统范围内交流信息，允许多位读者和写者。 |
| 责任链 | 为解除请求的发送者和接收者之间耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求。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。 |
| 命令 | 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，以及支持可取消的操作。 |
| 解释器 | 给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，该解释器使用该表示来解释语言中的句子。 |
| 迭代器 | 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部表示。 |
| 中介者 | 包装了一系列对象相互作用的方式，使得这些对象不必相互明显作用，从而使它们可以松散偶合。当某些对象之间的作用发生改变时，不会立即影响其他的一些对象之间的作用，保证这些作用可以彼此独立的变化。 |
| 备忘录 | 备忘录对象是一个用来存储另外一个对象内部状态的快照的对象。备忘录模式的用意是在不破坏封装的条件下，将一个对象的状态捉住，并外部化，存储起来，从而可以在将来合适的时候把这个对象还原到存储起来的状态。 |
| 空对象 | 通过提供默认对象来避免空引用。 |
| 观察者模式 | 在对象间定义一个一对多的联系性，由此当一个对象改变了状态，所有其他相关的对象会被通知并且自动刷新。 |
| 规格 | 以布尔形式表示的可重绑定的商业逻辑。 |
| 状态 | 让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。状态模式需要对每一个系统可能获取的状态创立一个状态类的子类。当系统的状态变化时，系统便改变所选的子类。 |
| 策略 | 定义一个算法的系列，将其各个分装，并且使他们有交互性。策略模式使得算法在用户使用的时候能独立的改变。 |
| 模板方法 | 模板方法模式准备一个抽象类，将部分逻辑以具体方法及具体构造子类的形式实现，然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法，从而对剩余的逻辑有不同的实现。先构建一个顶级逻辑框架，而将逻辑的细节留给具体的子类去实现。 |
| 访问者 | 封装一些施加于某种数据结构元素之上的操作。一旦这些操作需要修改，接受这个操作的数据结构可以保持不变。访问者模式适用于数据结构相对未定的系统，它把数据结构和作用于结构上的操作之间的耦合解脱开，使得操作集合可以相对自由的演化。 |
当你看完上面这些介绍，可能你已经感受到了来自设计模式的压力，我也不例外，虽然我了解一些设计模式的知识，但是面对上面总结的各种模式，我也感到很无力，毕竟这是无数大牛精心设计且经过实践证明的 '' 真理 ''。但是，越是这样的技术，越具有挑战性，你只要完全掌握上面内容的三分之一，你的编程水平已经上了一个台阶。了解并掌握设计模式的思想和原理，不仅有助于你写出优质健壮的代码，也将极大地提高系统的性能。同时你也将更容易的看懂他人优秀的代码。
Laravel 框架无疑是 PHP 中最优秀的框架之一，其优秀的原因在于他的先进的理念设计，优雅的代码结构，以及灵活的使用了大量的设计模式，使得框架非常稳健且易于扩展。所以，了解并掌握必要的设计模式的知识，是编程进阶的基础。
在本课程中，我将会根据相关资料参考，从三类设计模式挑选 16 个常用的设计模式来讲解，分为两个实验。
UML 类图和时序图
如果你之前没有听说过或者接触过 UML ，那么可以在此处简单了解一下，更多详细的资料大家自行去查阅教程。
这里简单介绍一下 UML 类图和时序图的要点，让你可以看懂后续文档中给出的类图或时序图，可以更形象的帮助你理解设计模式。（UML 内容较复杂，希望大家私下能去多了解一些相关知识）
首先，下面是一张典型的 UML 类图：
- 车的类图结构为 <>，表示车是一个抽象类；
- 它有两个继承类：小汽车和自行车；它们之间的关系为实现关系，使用带空心箭头的虚线表示；
- 小汽车为与 SUV 之间也是继承关系，它们之间的关系为泛化关系，使用带空心箭头的实线表示；
- 小汽车与发动机之间是组合关系，使用带实心菱形的实线表示；
- 学生与班级之间是聚合关系，使用带空心菱形的实线表示；
- 学生与身份证之间为关联关系，使用一根实线表示；
- 学生上学需要用到自行车，与自行车是一种依赖关系，使用带箭头的虚线表示；
-- 上述描述参考： Graphic Design Patterns
UML 类图与类的关系
部分内容参考：UML 类图与类的关系详解
向大家推荐一个在线 UML 类图制作工具：processon
类的关系有泛化 (Generalization)、实现（Realization）、依赖 (Dependency) 和关联 (Association)。其中关联又分为一般关联关系和聚合关系 (Aggregation)，合成关系 (Composition)
类图（Class Diagram）: 类图是面向对象系统建模中最常用和最重要的图，是定义其它图的基础。类图主要是用来显示系统中的类、接口以及它们之间的静态结构和关系的一种静态模型。
类图的 3 个基本组件：类名、属性、方法。
- 泛化 (generalization)
表示 is-a 的关系，是对象之间耦合度最大的一种关系，子类继承父类的所有细节。直接使用语言中的继承表达。在类图中使用带三角箭头的实线表示，箭头从子类指向父类。 - 实现（Realization）
在类图中就是接口和实现的关系。在类图中使用带三角箭头的虚线表示，箭头从实现类指向接口。 - 关联关系 (association)
关联关系是用一条带箭头的直线表示的；它描述不同类的对象之间的结构关系；它是一种静态关系， 通常与运行状态无关，一般由常识等因素决定的；它一般用来定义对象之间静态的、天然的结构； 所以，关联关系是一种 “强关联” 的关系；
学生与学校是一种关联关系。 - 依赖 (Dependency)
依赖关系是用一套带箭头的虚线表示的；如下图表示 A 依赖于 B；他描述一个对象在运行期间会用到另一个对象的关系；
对象之间最弱的一种关联方式，是临时性的关联。代码中一般指由局部变量、函数参数、返回值建立的对于其他对象的调用关系。一个类调用被依赖类中的某些方法而得以完成这个类的一些职责。在类图使用带箭头的虚线表示，箭头从使用类指向被依赖的类。 - 聚合 (Aggregation)
表示 has-a 的关系，是一种不稳定的包含关系。较强于一般关联，有整体与局部的关系，并且没有了整体，局部也可单独存在。如公司和员工的关系，公司包含员工，但如果公司倒闭，员工依然可以换公司。在类图使用空心的菱形表示，菱形从局部指向整体。 - 组合 (Composition)
表示 contains-a 的关系，是一种强烈的包含关系。组合类负责被组合类的生命周期。是一种更强的聚合关系。部分不能脱离整体存在。如公司和部门的关系，没有了公司，部门也不能存在了；调查问卷中问题和选项的关系；订单和订单选项的关系。在类图使用实心的菱形表示，菱形从局部指向整体。 - 聚合和组合的区别
这两个比较难理解，重点说一下。聚合和组合的区别在于：聚合关系是 “has-a” 关系，组合关系是 “contains-a” 关系；聚合关系表示整体与部分的关系比较弱，而组合比较强；聚合关系中代表部分事物的对象与代表聚合事物的对象的生存期无关，一旦删除了聚合对象不一定就删除了代表部分事物的对象。组合中一旦删除了组合对象，同时也就删除了代表部分事物的对象。
此外，还有 UML 时序图，这部分就留给大家自行去了解学习，此处不做介绍。
