引言

面向对象设计模式是软件开发领域的重要概念，它们是解决常见问题的成熟解决方案，尤其在面向对象编程中。掌握设计模式对于开发者来说至关重要，因为它不仅能够提高代码的可读性、可维护性和可扩展性，还能帮助开发者更好地应对技术挑战。本文将深入解析面向对象设计模式，帮助读者轻松应对面试难题。

单例模式

单例模式确保系统中一个类只有一个实例，并提供对外访问。其实现方法主要有以下两种：

1. 饿汉式

class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

2. 懒汉式

class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

优点

• 节省资源，适合频繁创建销毁对象的场景。

缺点

• 饿汉式：在类加载时就完成实例化，没有达到延迟加载的效果。
• 懒汉式：线程不安全。

工厂模式

工厂模式把对象的创建统一管理，屏蔽创建类的复杂过程。

简单工厂模式

class Factory {
    public static <T> T createInstance(Class<T> clazz) {
        if (clazz == ConcreteClass1.class) {
            return (T) new ConcreteClass1();
        } else if (clazz == ConcreteClass2.class) {
            return (T) new ConcreteClass2();
        }
        return null;
    }
}

优点

• 简单，易于实现。

缺点

• 不易扩展，增加一个类就要重新修改代码。

观察者模式

观察者模式让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。主题对象在状态变化时，会通知所有的观察者对象。

interface Observer {
    void update();
}

interface Subject {
    void addObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();

    @Override
    public void addObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

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

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

class ConcreteObserver implements Observer {
    @Override
    public void update() {
        // 更新逻辑
    }
}

优点

• 解耦主题对象和观察者对象。

缺点

• 观察者过多时，通知效率会降低。

装饰者模式

装饰者模式动态地给对象添加新功能。

interface Component {
    void operation();
}

class ConcreteComponent implements Component {
    @Override
    public void operation() {
        // 基类实现
    }
}

class Decorator implements Component {
    private Component component;

    public Decorator(Component component) {
        this.component = component;
    }

    @Override
    public void operation() {
        component.operation();
        // 添加新功能
    }
}

优点

• 动态地给对象添加新功能。

缺点

• 装饰者过多时，代码结构复杂。

总结

面向对象设计模式是软件开发领域的重要概念，掌握它们对于开发者来说至关重要。本文深入解析了单例模式、工厂模式、观察者模式和装饰者模式，希望读者能够通过学习和应用这些模式，提高代码质量，轻松应对技术挑战。