八大设计模式

设计模式在日常软件开发中的重要性

目录

1. 单例模式
2. 工厂模式
3. 策略模式
4. 代理模式
5. 观察者模式
6. 装饰器模式
7. 模板方法模式
8. 建造者模式
9. 总结

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单例模式

单例模式确保一个类只有一个实例，通常用于管理共享资源，如配置、缓存、线程池等。

代码实现：双重检查锁

public class Singleton {private static volatile Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

工厂模式

工厂模式用于封装对象的创建逻辑，特别是当类实例化过程复杂时，可以降低耦合度。

代码实现：简单工厂

public class PaymentFactory {public static Payment createPayment(String type) {switch (type) {case "AliPay":return new AliPay();case "WeChatPay":return new WeChatPay();default:throw new IllegalArgumentException("Unknown payment type");}}
}

策略模式

策略模式将不同算法封装为独立类，并允许在运行时选择不同的策略。

代码实现：促销策略

public interface PromotionStrategy {void applyPromotion();
}public class DiscountStrategy implements PromotionStrategy {@Overridepublic void applyPromotion() {System.out.println("Applying discount...");}
}public class PromotionContext {private PromotionStrategy strategy;public PromotionContext(PromotionStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void executePromotion() {strategy.applyPromotion();}
}

代理模式

代理模式通过代理对象控制对目标对象的访问，常用于权限控制、日志记录等场景。

代码实现：静态代理

public interface Service {void execute();
}public class RealService implements Service {@Overridepublic void execute() {System.out.println("Executing real service...");}
}public class ServiceProxy implements Service {private RealService realService;@Overridepublic void execute() {System.out.println("Checking permissions...");if (realService == null) {realService = new RealService();}realService.execute();}
}

观察者模式

观察者模式定义一对多的依赖，当一个对象状态变化时，所有依赖它的对象都会收到通知。

代码实现：事件通知

public interface Observer {void update(String message);
}public class User implements Observer {private String name;public User(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println(name + " received message: " + message);}
}public class Weibo {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();public void follow(Observer observer) {observers.add(observer);}public void post(String message) {for (Observer observer : observers) {observer.update(message);}}
}

装饰器模式

装饰器模式在不改变原始类的基础上，动态扩展其功能。

代码实现：咖啡加料

public interface Coffee {String getDescription();double getCost();
}public class SimpleCoffee implements Coffee {@Overridepublic String getDescription() {return "Simple Coffee";}@Overridepublic double getCost() {return 5.0;}
}public class MilkDecorator implements Coffee {private Coffee coffee;public MilkDecorator(Coffee coffee) {this.coffee = coffee;}@Overridepublic String getDescription() {return coffee.getDescription() + ", Milk";}@Overridepublic double getCost() {return coffee.getCost() + 1.5;}
}

模板方法模式

模板方法模式定义一个算法的骨架，把具体的实现留给子类。

代码实现：任务执行模板

public abstract class Task {public final void execute() {init();doWork();cleanup();}protected abstract void init();protected abstract void doWork();protected void cleanup() {System.out.println("Default cleanup...");}
}public class DataProcessingTask extends Task {@Overrideprotected void init() {System.out.println("Initializing data...");}@Overrideprotected void doWork() {System.out.println("Processing data...");}
}

建造者模式

建造者模式用于创建复杂对象，特别是当对象有多个可选参数时。

代码实现：构建HTTP请求

public class HttpRequest {private String method;private String url;private String body;private HttpRequest(Builder builder) {this.method = builder.method;this.url = builder.url;this.body = builder.body;}public static class Builder {private String method;private String url;private String body;public Builder method(String method) {this.method = method;return this;}public Builder url(String url) {this.url = url;return this;}public Builder body(String body) {this.body = body;return this;}public HttpRequest build() {return new HttpRequest(this);}}
}

总结

在软件开发的广阔天地中，设计模式不仅是解决特定问题的模板，更是提升代码质量、可维护性和可扩展性的有力工具。通过本文的探讨，我们深入了解了8种设计模式：单例模式、工厂模式、策略模式、代理模式、观察者模式、装饰器模式、模板方法模式和建造者模式。每种模式都以其独特的方式，帮助我们应对软件开发中的复杂性，提供了一种清晰、结构化的方法来构建灵活且健壮的系统。

设计模式的价值

1. 代码重用与解耦：设计模式通过提供通用解决方案，减少了重复代码，降低了模块间的耦合度，使得代码更易于管理和维护。
2. 提高可读性和可维护性：遵循设计模式编写的代码结构清晰，易于新开发人员理解，从而降低了代码维护的难度。
3. 增强代码的灵活性和可扩展性：设计模式使得添加新功能或修改现有功能变得更加简单，无需大规模重构现有代码。
4. 促进最佳实践：设计模式是多年软件开发经验的结晶，遵循这些模式可以避免一些常见的陷阱，促进最佳实践。

设计模式的实际应用

在JDK和Spring框架中，设计模式的应用无处不在，这不仅证明了它们的有效性，也为我们在实际项目中应用这些模式提供了参考。例如，Spring框架中的单例模式管理着Bean的生命周期，工厂模式在创建Bean时发挥着重要作用，而策略模式则在动态选择数据库查询策略时大显身手。

学习设计模式的建议

1. 理论与实践相结合：不仅要理解每种设计模式的理论基础，更要通过实际编码来加深理解。
2. 适度应用：设计模式是解决问题的工具，但不应过度使用或滥用。在适当的场景选择合适的模式，才能发挥其最大价值。
3. 持续学习：随着技术的发展，新的模式和实践不断出现，持续学习是保持技术竞争力的关键。

结语

设计模式的学习是一个持续的过程，它要求我们不断地实践、反思和改进。希望本文能够作为您学习设计模式旅程中的一个起点，激发您在实际项目中探索和应用这些强大工具的热情。如果您有任何疑问、见解或经验分享，欢迎在评论区交流，让我们共同进步。。