Java 设计模式指南

博主：情天
发布时间：2024 年 07 月 04 日
1061 次浏览
3 条评论
2774字数
分类：笔记

# Java设计模式指南

# 引言

设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。设计模式不仅是对代码的结构和行为进行优化，更是对开发思想和设计思路的一种规范。旨在帮助开发者编写可重用、可维护、可扩展的代码。

# 什么是设计模式？

设计模式是针对特定问题的抽象解决方案，不是现成的代码，而是可以在特定情境下解决问题的最佳实践。设计模式主要描述了对象和类之间的交互关系，帮助开发者在面对复杂设计问题时，利用已有的经验和方法高效地解决问题。

# 什么时候引入设计模式？

设计模式适用于以下场景：

1. **代码重复**：多处出现相同或相似的代码逻辑。
2. **系统复杂**：系统复杂度增加，难以维护和扩展。
3. **频繁变化**：某些部分的代码经常变化，需要灵活应对需求的变化。
4. **团队合作**：团队成员需要遵循统一的设计规范，便于协作和代码评审。

# 设计模式能解决什么问题和优势

1. **提高代码复用性**：通过模式化的设计，避免代码重复。
2. **增强系统可维护性**：使代码更易读、易维护，减少后期维护成本。
3. **提高系统可扩展性**：使系统能够灵活应对需求变化，便于扩展。
4. **促进团队协作**：提供统一的设计规范，提升团队开发效率和协作效果。

# 七大设计原则

设计模式的实现依赖于面向对象设计的七大原则：

1. **单一职责原则（SRP）** ：一个类只负责一个功能，避免类的职责过于复杂。
2. **开放封闭原则（OCP）** ：软件实体应对扩展开放，对修改关闭，避免修改已存在的代码。
3. **里氏替换原则（LSP）** ：子类必须能够替换其基类，确保继承关系的正确性。
4. **依赖倒置原则（DIP）** ：高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖抽象。
5. **接口隔离原则（ISP）** ：类间的依赖关系应该建立在最小接口上，避免接口臃肿。
6. **迪米特法则（LoD）** ：一个对象应对其他对象有尽可能少的了解，减少耦合。
7. **组合/聚合复用原则（CARP）** ：优先使用对象的组合或聚合，而不是继承。

# 设计模式分类

设计模式分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。每一类中包含多个具体的设计模式。

1. **创建型模式**：处理对象创建的模式，旨在将对象的创建与使用分离。

* **单例模式（Singleton）** ：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
   * **工厂方法模式（Factory Method）** ：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。
   * **抽象工厂模式（Abstract Factory）** ：提供一个创建一系列相关或互相依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。
   * **建造者模式（Builder）** ：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示。
   * **原型模式（Prototype）** ：通过复制现有的实例来创建新的实例，避免重复初始化。
2. **结构型模式**：处理类或对象的组合，旨在简化对象之间的关系。

* **适配器模式（Adapter）** ：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口，使原本不兼容的类可以一起工作。
   * **桥接模式（Bridge）** ：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立变化。
   * **组合模式（Composite）** ：将对象组合成树形结构，以表示“整体-部分”的层次结构，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
   * **装饰模式（Decorator）** ：动态地给一个对象添加一些额外的职责，比生成子类更灵活。
   * **外观模式（Facade）** ：提供一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口，使得子系统更加容易使用。
   * **享元模式（Flyweight）** ：通过共享尽可能多的相同实例来有效地支持大量细粒度对象。
   * **代理模式（Proxy）** ：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
3. **行为型模式**：处理对象之间的交互，旨在简化对象之间的通信。

* **职责链模式（Chain of Responsibility）** ：为请求创建一个接收者对象的链，使多个对象有机会处理请求，避免请求的发送者和接收者之间的耦合。
   * **命令模式（Command）** ：将一个请求封装为一个对象，从而使您可以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。
   * **解释器模式（Interpreter）** ：为语言创建解释器，解释语言中的句子。
   * **迭代器模式（Iterator）** ：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而无需暴露其内部的表示。
   * **中介者模式（Mediator）** ：用一个中介对象来封装一系列对象交互，中介者使各对象不需要显示地相互引用，从而使其耦合松散，可以独立改变它们之间的交互。
   * **备忘录模式（Memento）** ：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，以便以后恢复它。
   * **观察者模式（Observer）** ：定义对象间的一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。
   * **状态模式（State）** ：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为，使对象看起来好像修改了它的类。
   * **策略模式（Strategy）** ：定义一系列算法，把每一个算法封装起来，并且使它们可以互换。
   * **模板方法模式（Template Method）** ：定义一个操作中的算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。
   * **访问者模式（Visitor）** ：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，使您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。

# 结语

设计模式是软件开发中非常重要的工具，通过了解和掌握各种设计模式，可以编写出更加优雅、灵活和高效的代码。本文介绍了设计模式的基本概念、七大设计原则以及设计模式的分类，希望对大家有所帮助。

最后修改：2024 年 07 月 04 日