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【Java 设计模式】23 种设计模式

文章目录

    • 设计模式是什么
    • 计算机行业里的设计模式
      • 创建型模式(共 5 种)
      • 结构型模式(共 7 种)
      • 行为型模式(共 11 种)
    • 总结

设计模式是什么

“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的解决方案的核心。这样,你就能一次又一次地使用该方案而不必重复劳动。”

----- Christopher Alexander

Alexander 是 20 世纪 70 年代的一位著名的建筑师 ,他为了解决同一个问题而设计出的不同版本的建筑结构,突然发现了这些高质量的设计中都具有着相似部分,然后他就把这些相似的部分提炼出来总结成了一套经验,留着后续再设计时使用。

计算机行业里的设计模式

设计模式是在软件设计中经常出现的问题的解决方案,它们是经验丰富的开发人员通过时间和实践总结出来的最佳实践。

✨说白一点

它就是一套经过前人踩坑之后,总结出来的一套被反反复复使用的解决方案,

也即,前人栽树,后人乘凉。

在 Java 中,我们有幸继承了许多经典的设计模式,其中最著名的是《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书中总结的 23 种设计模式。这些设计模式可以分为三大类:创建型模式、结构型模式和行为型模式,本文我们将简要概述一下这些设计模式。

在这里插入图片描述

创建型模式(共 5 种)

  1. 单例模式(Singleton Pattern)
    • 保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局点
    • 示例:java.lang.Runtime、数据库连接池
  2. 工厂方法模式(Factory Method Pattern)
    • 定义一个用于创建对象的接口,但是由子类决定实例化哪一个类
    • 示例:java.util.Calendarjava.util.Collection
  3. 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)
    • 提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无需指定它们具体的类
    • 示例:javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory
  4. 建造者模式(Builder Pattern)
    • 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
    • 示例:java.lang.StringBuilderjava.lang.StringBuffer
  5. 原型模式(Prototype Pattern)
    • 通过复制现有的对象来创建新对象,而不是从头开始创建
    • 示例:java.lang.Object#clone()

结构型模式(共 7 种)

  1. 适配器模式(Adapter Pattern)
    • 将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口
    • 示例:java.util.Arrays#asList()
  2. 桥接模式(Bridge Pattern)
    • 将抽象部分与它的实现部分分离,使它们都可以独立地变化
    • 示例:java.util.logging
  3. 组合模式(Composite Pattern)
    • 将对象以树形结构组合以表示“部分-整体”的层次结构
    • 示例:java.awt.Containerjavax.swing.JComponent
  4. 装饰器模式(Decorator Pattern)
    • 动态地给一个对象添加一些额外的职责
    • 示例:java.io.InputStream
  5. 外观模式(Facade Pattern)
    • 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面
    • 示例:java.net.URLjavax.faces.webapp.FacesServlet
  6. 代理模式(Proxy Pattern)
    • 为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问
    • 示例:java.lang.reflect.Proxyjava.rmi.*
  7. 享元模式(Flyweight Pattern)
    • 用共享的方式高效地支持大量小粒度对象。
    • 示例:java.lang.Integer#valueOf(int)java.lang.String#intern()

行为型模式(共 11 种)

  1. 观察者模式(Observer Pattern)
    • 定义对象间的一对多依赖,当一个对象改变状态,所有依赖者都会受到通知并自动更新
    • 示例:java.util.Observerjava.util.Observable
  2. 策略模式(Strategy Pattern)
    • 定义一系列算法,将它们封装起来,并且使它们可以相互替换
    • 示例:java.util.Comparatorjava.util.Arrays#sort()
  3. 命令模式(Command Pattern)
    • 将请求封装成对象,使得可以用不同的请求对客户进行参数化
    • 示例:java.lang.Runnablejavax.swing.Action
  4. 状态模式(State Pattern)
    • 允许对象在其内部状态改变时改变它的行为
    • 示例:java.util.Iteratorjavax.faces.lifecycle.Lifecycle
  5. 责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)
    • 为解除请求的发送者和接收者之间的耦合,而使多个对象都有机会处理这个请求
    • 示例:java.util.logging.Logger#log()
  6. 访问者模式(Visitor Pattern)
    • 将算法与对象结构分离,并且可以在不改变对象结构的前提下定义新的操作
    • 示例:javax.lang.model.element.Elementjavax.lang.model.element.ElementVisitor
  7. 中介者模式(Mediator Pattern)
    • 用一个中介对象来封装一系列的对象交互
    • 示例:java.util.Timerjava.util.concurrent.Executor
  8. 备忘录模式(Memento Pattern)
    • 在不破坏封装的情况下,捕获对象的内部状态,并在对象之外保存这个状态
    • 示例:java.util.Date
  9. 迭代器模式(Iterator Pattern)
    • 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素,而不暴露其内部表示
    • 示例:java.util.Iteratorjava.util.Collection
  10. 模板方法模式(Template Method Pattern)
    • 定义一个操作中的算法的骨架,将一些步骤延迟到子类中
    • 示例:java.util.AbstractListjava.util.AbstractMap
  11. 解释器模式(Interpreter Pattern)
    • 定义一个语言的文法,并且建立一个解释器来解释该语言中的句子
    • 示例:java.util.regex.Patternjavax.el.ELResolver

总结

这些设计模式提供了在特定情境中解决问题的通用方法,每种设计模式都有其适用的场景和优缺点。使用它们可以提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。当我们对它们充分的掌握了,也可以自己去创造模式。最后,就像是倚天屠龙记中张无忌学习太极功似的,化有形于无形,无招胜有招(即所有模式变无模式)。

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