Java23种设计模式(Patterns in Java)

Java 提供了丰富的API，同时又有强大的数据库系统作底层支持，那么我们的编程似乎变成了类似积木的简单"拼凑"和调用，甚至有人提倡"蓝领程序员",这些都是对现代编程技术的不了解所至. 在真正可复用的面向对象编程中,GoF 的《设计模式》为我们提供了一套可复用的面向对象技术,再配合 Refactoring(重构方法),所以很少存在简单重复的工作,加上 Java 代码的精炼性和面向对象纯洁性(设计模式是java 的灵魂),编程工作将变成一个让你时刻体验创造快感的激动人心的过程. 为能和大家能共同探讨"设计模式",我将自己在学习中的心得写下来,只是想帮助更多人更容易理解 GoF 的《设计模式》。由于原著都是以 C++为例, 以 Java 为例的设计模式基本又都以图形应用为例,而我们更关心Java 在中间件等服务器方面的应用,因此,本站所有实例都是非图形应用,并且顺带剖析 Jive 论坛系统.同时为降低理解难度，尽量避免使用 UML 图. 如果你有一定的面向对象编程经验,你会发现其中某些设计模式你已经无意识的使用过了;如果你是一个新手,那么从开始就培养自己良好的编程习惯(让你的的程序使用通用的模式,便于他人理解;让你自己减少重复性的编程工作),这无疑是成为一个优秀程序员的必备条件. 整个设计模式贯穿一个原理:面对接口编程，而不是面对实现.目标原则是:降低耦合,增强灵活性. ### Java23种设计模式详解 #### 前言：设计模式的重要性 设计模式作为软件工程领域的一个重要组成部分，对于提升软件质量和开发效率具有不可替代的作用。尤其在Java这种广泛应用于企业级应用开发的语言中，设计模式的应用更是举足轻重。通过遵循设计模式，开发者能够构建出更加灵活、可扩展和易于维护的系统。 #### 设计模式概述 设计模式是一种在特定情境下解决常见问题的模板或指南，它描述了一个在设计过程中不断重复出现的问题以及该问题的解决方案。设计模式的目标在于提高代码的可复用性、可读性和可维护性。在面向对象编程中，设计模式尤为关键，因为它强调的是面向接口编程而非具体的实现细节，这有助于降低系统的耦合度并提高灵活性。 #### 创建型模式 1. **原型模式（Prototype）**： - 定义：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。 - 应用场景：当创建复杂对象的成本较高时，可以通过复制已有对象来避免重新创建的过程。 - 实现方法：通过实现`clone()`方法来完成对象的深浅拷贝。 2. **单例模式（Singleton）**： - 定义：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问该实例的全局访问点。 - 应用场景：适用于需要控制实例数量，并且确保实例唯一性的场景，如日志记录器、线程池等。 - 实现方法：通常采用静态内部类的方式实现懒加载单例模式，或者使用枚举实现单例模式。 #### 结构型模式 1. **代理模式（Proxy）**： - 定义：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。 - 应用场景：当需要在访问一个对象时增加额外的功能，比如权限验证、日志记录等。 - 实现方法：通过创建代理类，代理类包含真实主题类的引用，客户端通过代理与真实主题交互。 2. **组合模式（Composite）**： - 定义：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。 - 应用场景：适用于处理具有层级关系的对象集合，如文件目录系统。 - 实现方法：定义一个包含子部件的接口，既可以是叶子节点也可以是分支节点。 3. **桥接模式（Bridge）**： - 定义：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立变化。 - 应用场景：当一个类的实现应该独立于它的接口时。 - 实现方法：通过创建两个独立的类层次结构，一个代表抽象部分，另一个代表实现部分。 #### 行为型模式 1. **模板方法模式（Template Method）**： - 定义：定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。 - 应用场景：当多个子类有相同的算法，但实现细节不同时。 - 实现方法：定义一个抽象类，其中包含一个模板方法，该方法中定义了算法的骨架，并允许子类覆盖具体步骤。 2. **观察者模式（Observer）**： - 定义：定义对象间的一种一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。 - 应用场景：适用于对象之间的事件监听和通知机制。 - 实现方法：通过注册观察者并通知观察者来实现。 3. **命令模式（Command）**： - 定义：将一个请求封装为一个对象，从而使用户可用不同的请求对客户端进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。 - 应用场景：需要将请求参数化，或将请求放入队列，或者记录操作历史以便恢复时。 - 实现方法：定义一个命令接口，具体的命令类实现了该接口，并持有接收者对象。 4. **策略模式（Strategy）**： - 定义：定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，让它们可以相互替换。 - 应用场景：适用于在运行时根据不同的情况选择不同的算法。 - 实现方法：定义一个策略接口，具体策略类实现该接口。 5. **解释器模式（Interpreter）**： - 定义：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，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。 - 应用场景：适用于需要解析简单的语法规则的情况。 - 实现方法：构建语法树，并定义文法解释器。 6. **迭代器模式（Iterator）**： - 定义：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。 - 应用场景：适用于遍历集合元素。 - 实现方法：定义一个迭代器接口，具体集合类实现该接口的方法。 #### 总结 设计模式为解决软件开发中的常见问题提供了一套成熟的解决方案。在Java开发中，合理地应用设计模式不仅能提高代码的质量，还能促进团队成员之间的沟通和协作。通过对设计模式的学习和实践，开发者可以更好地理解和设计复杂的系统，提高开发效率，减少后期维护成本。此外，设计模式也是面试中经常考察的内容之一，熟练掌握这些模式将有助于提升个人的职业竞争力。