Java常用设计模式的分类与概述
在软件开发领域，Java作为一种广泛应用的编程语言，拥有庞大的开发者社区和丰富的生态系统。在Java程序设计中，设计模式的应用对于提高代码质量、降低开发复杂度以及保证代码可维护性具有重要意义。设计模式是对在某种环境下共享的面临某种问题的解决方案，这些问题通常涉及软件系统的结构、行为和接口等方面。在Java中，常用的设计模式可以大致分为创建型、结构型和行为型三大类。接下来，我们将对这三大类的设计模式进行分类和概述。
创建型模式
创建型模式主要关注对象的创建过程，通过提供不同的创建对象的方式，来解决对象之间的依赖关系。在Java中，常用的创建型模式有单例模式、工厂模式和原型模式。
1. 单例模式（Singleton Pattern）
单例模式是一种保证一个类仅有一个实例的设计模式，它通常用于确保全局配置、日志系统等资源的高效管理。在Java中，我们可以通过私有化构造方法并提供一个静态方法来创建单例对象，如下所示：
java
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {
}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
2. 工厂模式（Factory Pattern）
工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种在不指定具体类的情况下创建对象的方式。工厂模式通常用于处理对象的创建过程，将对象的创建与使用解耦，使得客户端可以自由选择合适的对象实例化。在Java中，我们可以使用抽象工厂模式和具体工厂模式来实现工厂模式，如下所示：
java
public abstract class AnimalFactory {
public abstract Animal createAnimal();
}
public class DogFactory extends AnimalFactory {
@Override
public Animal createAnimal() {
Java常用设计模式的分类与概述 图1
return new Dog();
}
}
public class CatFactory extends AnimalFactory {
@Override
public Animal createAnimal() {
return new Cat();
}
}
3. 原型模式（Prototype Pattern）
原型模式是一种创建型设计模式，它通过复制现有的实例来创建新的实例。原型模式通常用于处理简单的对象创建，处理对象的状态、行为等。在Java中，我们可以通过继承现有对象来实现原型模式，如下所示：
java
public class Animal {
private String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}
public class Dog extends Animal {
public Dog(String name) {
super(name);
}
@Override
public void setName(String name) {
super.setName(name);
}
@Override
public String getName() {
return super.getName();
}
}
结构型模式
结构型模式关注对象之间的依赖关系，通过调整对象之间的组合方式来解决系统的问题。在Java中，常用的结构型模式有适配器模式、桥接模式和组合模式。
1. 适配器模式（Adapter Pattern）
适配器模式是一种结构型设计模式，它通过将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，使得原本接口不兼容的类可以一起工作。在Java中，我们可以通过实现适配器模式，将不兼容的接口进行适配，如下所示：
java
public class Adapter implements Animal {
private Animal realAnimal;
public Adapter(Animal realAnimal) {
this.realAnimal = realAnimal;
}
@Override
public void setName(String name) {
realAnimal.setName(name);
}
@Override
public String getName() {
return realAnimal.getName();
}
}
public interface Animal {
void setName(String name);
String getName();
}
public class Dog implements Animal {
@Override
public void setName(String name) {
System.out.println("Dog: " name);
}
@Override
public String getName() {
return "Dog";
}
}
public class Adapter implements Animal {
private Animal realAnimal;
public Adapter(Animal realAnimal) {
this.realAnimal = realAnimal;
}
@Override
public void setName(String name) {
realAnimal.setName(name);
}
@Override
public String getName() {
return realAnimal.getName();
}
}
2. 桥接模式（Bridge Pattern）
桥接模式是一种结构型设计模式，它将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立地变化。在Java中，我们可以通过实现桥接模式，将不兼容的接口进行桥接，如下所示：
java
public abstract class Vehicle {
public abstract void start();
}
public class Car extends Vehicle {
@Override
public void start() {
System.out.println("Car started");
}
}
public class Motorcycle extends Vehicle {
@Override
public void start() {
System.out.println("Motorcycle started");
}
}
public abstract class BridgingVehicle extends Vehicle {
public abstract void connect();
}
public class CarBridge extends BridgingVehicle {
@Override
public void connect() {
System.out.println("CarBridge connected");
}
}
public class MotorcycleBridge extends BridgingVehicle {
@Override
public void connect() {
System.out.println("MotorcycleBridge connected");
}
}
3. 组合模式（Composite Pattern）
组合模式是一种结构型设计模式，它将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。在Java中，我们可以通过实现组合模式，将对象组合成树形结构进行管理，如下所示：
java
public abstract class Animal {
public abstract void eat();
}
public class Dog extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("Dog ate");
}
}
public class Cat extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("Cat ate");
}
}
public abstract class Vehicle {
public abstract void drive();
}
public class Car extends Vehicle {
@Override
public void drive() {
System.out.println("Car drove");
}
}
public class Motorcycle extends Vehicle {
@Override
public void drive() {
System.out.println("Motorcycle drove");
}
}
行为型模式
行为型模式关注对象之间的通信，通过定义一系列接口和回调来实现对象之间的松耦合。在Java中，常用的行为型模式有命令模式、解释器模式和迭代器模式。
1. 命令模式（Command Pattern）
命令模式是一种行为型设计模式，它将请求封装成一个对象，从而使得对象可以拥有不同的请求，并且能够将请求对象放入栈中。
（本文所有信息均为虚构，不涉及真实个人或机构。）