设计模式是软件开发中的一种最佳实践，它可以帮助开发者解决在软件开发过程中遇到的问题。Java作为一种广泛应用于企业级应用开发的编程语言，其设计模式尤为重要。本文将深入解析Java系统设计模式，通过实战案例来帮助读者提升架构能力。
引言
Java设计模式主要分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。每种模式都有其独特的应用场景和解决思路。本文将逐一介绍这些模式，并通过实际案例进行解析。
创建型模式
创建型模式关注的是对象的创建过程，它提供了一种封装对象创建的方法，使得创建过程与使用过程分离。Java中常见的创建型模式包括：
1. 工厂方法模式（Factory Method）
定义：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。
代码示例：
// 抽象产品类
class Product {
public void use() {
// 使用产品的方法
}
}
// 具体产品类
class ConcreteProductA extends Product {
@Override
public void use() {
// 使用具体产品A的方法
}
}
class ConcreteProductB extends Product {
@Override
public void use() {
// 使用具体产品B的方法
}
}
// 抽象工厂类
class Factory {
public Product createProduct(String type) {
if ("A".equals(type)) {
return new ConcreteProductA();
} else if ("B".equals(type)) {
return new ConcreteProductB();
}
return null;
}
}
// 客户端代码
public class FactoryMethodDemo {
public static void main(String[] args) {
Factory factory = new Factory();
Product productA = factory.createProduct("A");
productA.use();
Product productB = factory.createProduct("B");
productB.use();
}
}
2. 单例模式（Singleton）
定义：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
代码示例：
class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
// 客户端代码
public class SingletonDemo {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton = Singleton.getInstance();
System.out.println(singleton);
}
}
结构型模式
结构型模式关注的是类和对象的组合，它提供了不同类和对象之间的组合方式，使系统更加灵活。Java中常见的结构型模式包括：
1. 适配器模式（Adapter）
定义：将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，使原本接口不兼容的类可以一起工作。
代码示例：
// 目标接口
interface Target {
void request();
}
// 原始类
class Adaptee {
public void specificRequest() {
// 原始类的方法
}
}
// 适配器类
class Adapter implements Target {
private Adaptee adaptee;
public Adapter(Adaptee adaptee) {
this.adaptee = adaptee;
}
@Override
public void request() {
adaptee.specificRequest();
}
}
// 客户端代码
public class AdapterDemo {
public static void main(String[] args) {
Adaptee adaptee = new Adaptee();
Target target = new Adapter(adaptee);
target.request();
}
}
行为型模式
行为型模式关注的是对象之间的通信，它提供了对象之间通信的最佳实践。Java中常见的行為型模式包括：
1. 观察者模式（Observer）
定义：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象改变状态时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。
代码示例：
// 抽象主题类
abstract class Subject {
public void registerObserver(Observer observer) {
// 注册观察者
}
public void removeObserver(Observer observer) {
// 移除观察者
}
public void notifyObservers() {
// 通知观察者
}
}
// 具体主题类
class ConcreteSubject extends Subject {
private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
@Override
public void registerObserver(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
@Override
public void removeObserver(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
@Override
public void notifyObservers() {
for (Observer observer : observers) {
observer.update();
}
}
}
// 抽象观察者类
interface Observer {
void update();
}
// 具体观察者类
class ConcreteObserver implements Observer {
@Override
public void update() {
// 观察者更新方法
}
}
// 客户端代码
public class ObserverDemo {
public static void main(String[] args) {
ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
ConcreteObserver observer = new ConcreteObserver();
subject.registerObserver(observer);
subject.notifyObservers();
}
}
总结
本文介绍了Java系统设计模式，包括创建型模式、结构型模式和行為型模式。通过实战案例解析，帮助读者更好地理解设计模式的应用场景和解决思路。希望读者能够将所学知识应用到实际项目中，提升自己的架构能力。