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Java 中常用的设计模式可分为三大类

news 2025/10/12 9:16:15

Java 中常用的设计模式可分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。以下是各类中最常用的设计模式及其应用场景：

一、创建型模式（Creational Patterns）

专注于对象创建机制，隐藏创建逻辑，使代码更灵活。

单例模式（Singleton）
- 特点：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
- 应用：日志工具、配置管理器、线程池等。
- 实现：懒汉式（延迟初始化）、饿汉式（预初始化）、枚举单例（线程安全）。
```
public class Singleton {// 饿汉式（线程安全）private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();private Singleton() {} // 私有构造防止实例化public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; }
}
```
工厂模式（Factory）
- 简单工厂：通过一个工厂类创建不同类型的对象（违反开闭原则）。
- 工厂方法：定义创建对象的接口，由子类决定实例化哪个类（符合开闭原则）。
- 抽象工厂：创建一系列相关或依赖的对象，无需指定具体类。
- 应用：日志记录器（创建不同类型的日志对象）、数据库连接工厂。

建造者模式（Builder）

特点：分步构建复杂对象，分离构建与表示。
应用：StringBuilder、OkHttp 的请求构建、POJO 复杂对象创建。

public class User {private final String name;private final int age;private User(Builder builder) {this.name = builder.name;this.age = builder.age;}public static class Builder {private String name;private int age;public Builder name(String name) { this.name = name; return this; }public Builder age(int age) { this.age = age; return this; }public User build() { return new User(this); }}
}
// 使用：new User.Builder().name("Alice").age(20).build()

原型模式（Prototype）
- 特点：通过复制现有对象创建新对象，避免重复初始化。
- 应用：复杂对象的复制（如 Spring 的 BeanUtils.copyProperties）。

二、结构型模式（Structural Patterns）

处理类或对象的组合，实现更灵活的结构。

代理模式（Proxy）
- 特点：为对象提供代理类，控制对原对象的访问。
- 应用：远程代理（RPC）、延迟加载（MyBatis 懒加载）、AOP 增强（Spring AOP）。

装饰器模式（Decorator）

特点：动态给对象添加额外功能，不改变原类结构。
应用：Java IO 流（如 BufferedReader 装饰 FileReader）。

// 装饰器示例：给咖啡加奶
public interface Coffee { String getDescription(); double cost(); }
public class SimpleCoffee implements Coffee { ... }
public class MilkDecorator implements Coffee {private Coffee coffee;public MilkDecorator(Coffee coffee) { this.coffee = coffee; }public String getDescription() { return coffee.getDescription() + ", Milk"; }public double cost() { return coffee.cost() + 1.0; }
}

适配器模式（Adapter）
- 特点：将一个类的接口转换为另一个接口，使不兼容的类可协同工作。
- 应用：Java 的 InputStreamReader（将字节流适配为字符流）、旧系统接口适配新接口。
组合模式（Composite）
- 特点：将对象组合成树形结构，统一处理单个对象和组合对象。
- 应用：文件系统（文件和文件夹的统一操作）、UI 组件树（如 Swing 的 Container 和 Component）。
外观模式（Facade）
- 特点：为复杂系统提供简化接口，隐藏内部细节。
- 应用：框架的入口类（如 Spring 的 ApplicationContext）、支付系统统一接口。

三、行为型模式（Behavioral Patterns）

关注对象间的通信和职责分配。

观察者模式（Observer）
- 特点：对象间一对多依赖，当一个对象变化时，所有依赖者自动收到通知。
- 应用：事件监听（如 Swing 的 ActionListener）、消息队列、Spring 的事件机制。
策略模式（Strategy）
- 特点：定义算法家族，使其可相互替换，客户端根据需求选择。
- 应用：排序算法（选择不同排序策略）、支付方式（微信/支付宝切换）。
模板方法模式（Template Method）
- 特点：父类定义算法骨架，子类实现具体步骤，固定流程但灵活扩展。
- 应用：Spring 的 JdbcTemplate（固定 JDBC 流程，自定义 SQL 和结果映射）。
迭代器模式（Iterator）
- 特点：提供遍历集合元素的统一接口，无需暴露集合内部结构。
- 应用：Java 的 Iterator 接口（遍历 List、Set 等）。
责任链模式（Chain of Responsibility）
- 特点：将请求传递给多个处理器，直到有一个处理它。
- 应用：过滤器链（如 Servlet 的 FilterChain）、异常处理链、权限校验流程。
命令模式（Command）
- 特点：将请求封装为对象，使请求的发送者与接收者解耦。
- 应用：撤销/重做操作、任务调度（如 Quartz 的 Job）、GUI 按钮事件。