java 23种设计模式

原创admin 分类：热门问答 2024-05-07 13:48:56 0

java 23种设计模式
在软件开发中，设计模式是解决特定问题的通用解决方案。它们是软件工程中经过时间考验的经验和智慧的结晶。Java作为一种广泛使用的编程语言，其设计模式的实现对于开发者来说尤为重要。以下是两种设计模式的详细解析和代码案例。

单例模式（Singleton Pattern）

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。它在控制对象数量时非常有用，例如线程池、缓存等。

定义与目的： 单例模式的核心在于控制对象的创建，确保一个类只有一个实例。它通过私有化构造函数和提供一个全局访问点来实现。

条件：

一个类只能有一个实例。
必须提供一个全局访问点。

区别与不同： 单例模式与多例模式的主要区别在于实例的数量。多例模式允许一个类有多个实例，而单例模式只允许一个。

核心类与方法： 单例类通常包含一个私有的静态实例变量、一个私有的构造函数和一个公有的静态方法来获取实例。

使用场景： 当需要全局访问一个对象，并且该对象只需要一个实例时，单例模式非常适用。

代码案例：

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

观察者模式（Observer Pattern）

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

定义与目的： 观察者模式用于实现事件多级触发机制，允许对象在内部状态改变时，通知其他对象。

条件：

一个对象的改变需要触发其他对象的改变。
需要一种机制来注册和注销观察者。

区别与不同： 观察者模式与发布/订阅模式类似，但后者通常用于消息队列和事件驱动架构中，而观察者模式更侧重于对象之间的直接通知。

核心类与方法： 核心类包括主题（Subject）、观察者（Observer）和具体观察者（Concrete Observer）。主题负责管理观察者列表，观察者定义了更新接口，具体观察者实现了更新逻辑。

使用场景： 当一个对象的改变需要同时改变其他对象时，观察者模式是一个很好的选择。

代码案例：

// 主题接口
interface Subject {
    void registerObserver(Observer o);
    void removeObserver(Observer o);
    void notifyObservers();
}

// 观察者接口
interface Observer {
    void update(String message);
}

// 具体主题
class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private String state;

    public String getState() {
        return state;
    }

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }

    @Override
    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }

    @Override
    public void removeObserver(Observer o) {
        observers.remove(o);
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer o : observers) {
            o.update(getState());
        }
    }
}

// 具体观察者
class ConcreteObserver implements Observer {
    private ConcreteSubject subject;

    public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject) {
        this.subject = subject;
        this.subject.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println("Received message: " + message);
    }
}

// 使用场景
public class ObserverPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        ConcreteObserver observer = new ConcreteObserver(subject);

        subject.setState("New State");
    }
}

总结

设计模式是解决特定问题的模板，它们提供了一种思考和沟通软件设计问题的方式。单例模式和观察者模式是Java中常用的两种设计模式，分别适用于控制对象实例数量和实现对象间的依赖关系管理。通过理解每种模式的定义、目的、条件、核心类与方法以及使用场景，开发者可以更有效地应用这些模式来解决实际问题。

表格：设计模式对比

特性	单例模式	观察者模式
目的	控制对象实例数量	实现对象间的一对多依赖关系
实例数量	一个	多个
核心类	Singleton	Subject, Observer
更新机制	无状态变化，无需通知	状态变化时通知所有观察者
使用场景	全局访问点，如配置管理器	事件触发，如用户界面更新
优点	减少资源消耗，如内存	松耦合，易于扩展
缺点	难以测试，违反开放-封闭原则	循环依赖可能导致内存泄漏