Java设计模式（java设计模式的六大原则）

Java设计模式

一、设计模式的定义与分类

设计模式是解决软件设计问题的经验总结，旨在提升代码的可维护性、复用性和扩展性。Java中的设计模式通常分为三大类：

1. 创建型模式（5种）：

解决对象创建问题，避免直接使用new关键字。包括：

o 工厂方法模式

o 抽象工厂模式

o 单例模式

o 生成器模式（建造者模式）

o 原型模式

2. 结构型模式（7种）：

关注对象/类的组合方式，形成更灵活的结构。包括：

o 适配器模式（如兼容不同接口的类协作）

o 桥接模式（分离抽象与实现，支持独立扩展）

o 装饰模式（动态添加功能，替代继承）

o 代理模式（控制对象访问）

o 享元模式（共享细粒度对象，节省资源）

o 组合模式（树形结构处理部分-整体关系）

o 外观模式（简化复杂子系统调用）

3. 行为型模式（11种）：

管理对象间的交互与职责分配。例如：

o 观察者模式（事件通知机制）

o 策略模式（算法灵活替换）

o 模板方法模式（定义算法骨架）

o 责任链模式（请求传递链）

o 迭代器模式（统一遍历集合）

二、核心OOP设计原则

设计模式基于以下原则实现高内聚、低耦合的设计：

1. 单一职责原则：一个类仅承担一个职责。

2. 开闭原则：对扩展开放，对修改关闭（通过抽象和接口实现）。

3. 里氏替换原则：子类可透明替换父类。

4. 依赖倒置原则：高层模块不依赖底层实现细节，两者依赖抽象。

5. 接口隔离原则：避免庞大接口，按需拆分。

6. 迪米特法则：减少对象间的直接依赖。

7. 组合优于继承：优先通过组合扩展功能。

三、常见模式详解与示例

1. 单例模式

o 定义：确保类仅有一个实例，如数据库连接池。

o 实现（懒汉式，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;

}

}

o 注意事项：需防范反射和序列化破坏单例。

2. 工厂模式

o 定义：将对象创建逻辑封装，解耦客户端与具体类。

o 示例：

interface Product { void create(); }

class ProductA implements Product { /* 实现 */ }

class Factory {

public static Product getProduct(String type) {

return switch (type) {

case "A" -> new ProductA();

// 扩展新产品时无需修改客户端代码

default -> throw new IllegalArgumentException();

};

}

}

3. 观察者模式

o 场景：实现事件驱动的通知机制，如GUI组件状态更新。

o 结构：

o Subject（主题）维护观察者列表，通过notifyObservers()推送消息。

o Observer接口定义update()方法，由具体观察者实现响应逻辑。

4. 适配器模式

o 作用：转换接口不兼容的类，如将遗留系统接口适配新需求。

o 实现方式：

o 对象适配器：通过组合持有被适配对象（推荐）。

o 类适配器：通过继承实现（需多语言支持，如Java需结合接口）。

四、应用场景与注意事项

o 选择模式的标准：

根据问题类型匹配模式类别（如对象创建问题→创建型模式），避免过度设计。

o 典型应用：

o 装饰模式用于Java I/O流（如BufferedReader包装FileReader）。

o 代理模式实现远程调用（如RMI）或延迟加载。

o 陷阱规避：

o 单例模式需考虑多线程安全；

o 工厂模式需平衡简单工厂与抽象工厂的复杂度；

o 观察者模式需避免循环依赖。