【设计模式概述】
设计模式是软件开发中的一种最佳实践，它是前人在解决特定问题时积累的成熟、可复用的解决方案。设计模式并不是具体的代码或库，而是对常见编程问题的标准化答案，它使得开发者能够更有效地进行沟通，提高代码的可读性和可维护性。在Java等面向对象语言中，设计模式扮演着重要的角色，它们是软件工程的基石，为构建复杂系统提供了坚实的框架。
【设计模式的分类】
设计模式主要分为三大类：
1. **创建型模式**：
- 工厂方法模式：提供一个接口用于创建对象，但让子类决定实例化哪一个类。
- 抽象工厂模式：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类。
- 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。
- 建造者模式：将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
- 原型模式：通过复制已有对象来创建新对象。
2. **结构型模式**：
- 适配器模式：将两个不兼容的接口转换为一个可工作的接口。
- 装饰器模式：动态地给一个对象添加一些额外的职责。
- 代理模式：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
- 外观模式：提供一个统一的接口，用来访问子系统中的多个接口。
- 桥接模式：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。
- 组合模式：允许你将对象组合成树形结构来表现“整体/部分”层次结构。
- 享元模式：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
3. **行为型模式**：
- 策略模式：定义一组算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可以互相替换。
- 模板方法模式：定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。
- 观察者模式：定义对象之间的一对多依赖关系，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。
- 迭代器模式：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的元素，而又不暴露其底层表示。
- 责任链模式：避免请求的发送者和接收者之间的耦合，将请求封装为对象，通过调用链中的对象处理请求。
- 命令模式：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，以及支持可撤销的操作。
- 备忘录模式：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便以后恢复对象的状态。
- 状态模式：允许对象在其内部状态改变时改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类。
- 访问者模式：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。
- 中介者模式：定义一个中介对象来简化原本复杂的对象交互。
【单例模式详解】
单例模式是一种创建型设计模式，其核心目标是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式在很多场景下非常有用，如配置管理、数据库连接等，因为这些场景通常只需要一个全局共享的对象。
单例模式有多种实现方式，常见的有饿汉式和懒汉式：
- **饿汉式**：类加载时就创建单例实例，这种方式保证了单例的唯一性，但可能导致不必要的资源浪费，因为即使未使用，也会提前初始化单例。
```java
public class Singleton {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
```
- **懒汉式**：延迟到首次使用时才创建单例实例，避免了资源的提前初始化。但是，如果没有正确的同步机制，可能在多线程环境下产生多个实例。
```java
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
```
在懒汉式中，使用了`synchronized`关键字确保了线程安全，但这也可能导致性能下降，因为每次调用`getInstance`都需要同步。为了优化，可以采用双检锁（Double-Check Locking）或者静态内部类的方式实现线程安全且高效的单例模式。
设计模式是软件设计的重要组成部分，理解和熟练使用设计模式能够帮助开发者写出更加优雅、可扩展、易于维护的代码。在实际开发中，根据具体需求选择合适的设计模式，可以显著提升代码质量。
