用Java设计一个包含三种设计模式一种体系结构的简单学生管理系统

好的，我为您设计了一个基于 Java 的简单学生管理系统，采用三种设计模式 + 一种体系结构，分别是：单例模式、工厂模式、观察者模式和三层架构。

1. 单例模式：用于创建唯一的系统配置对象，确保在整个系统中只有一个配置对象实例。代码如下：

public class Config {
    private static Config instance;

    private Config() {
        // 私有构造函数，防止外部实例化
    }

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

    // 配置属性
    private String dbUrl = "jdbc:mysql://localhost:3306/student";
    private String dbUser = "root";
    private String dbPassword = "root";

    // getter 和 setter 方法
    public String getDbUrl() {
        return dbUrl;
    }

    public void setDbUrl(String dbUrl) {
        this.dbUrl = dbUrl;
    }

    public String getDbUser() {
        return dbUser;
    }

    public void setDbUser(String dbUser) {
        this.dbUser = dbUser;
    }

    public String getDbPassword() {
        return dbPassword;
    }

    public void setDbPassword(String dbPassword) {
        this.dbPassword = dbPassword;
    }
}

2. 工厂模式：用于创建不同类型的实体类对象，方便系统扩展和维护。代码如下：

public interface StudentDao {
    void add(Student student);
    void deleteById(int id);
    void update(Student student);
    List<Student> findAll();
}

public class StudentDaoImpl implements StudentDao {
    // 省略实现代码
}

public interface DaoFactory {
    StudentDao createStudentDao();
}

public class JdbcDaoFactory implements DaoFactory {
    private static final Config config = Config.getInstance();

    @Override
    public StudentDao createStudentDao() {
        return new StudentDaoImpl(config.getDbUrl(), config.getDbUser(), config.getDbPassword());
    }
}

3. 观察者模式：用于实现学生信息的发布和订阅功能，当学生信息发生变化时，系统会及时通知所有订阅者。代码如下：

public interface StudentObserver {
    void update(Student student);
}

public class StudentSubject {
    private List<StudentObserver> observers = new ArrayList<>();

    public void attach(StudentObserver observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void detach(StudentObserver observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    public void notify(Student student) {
        for (StudentObserver observer : observers) {
            observer.update(student);
        }
    }
}

4. 三层架构：将系统分为表示层、业务逻辑层和数据访问层三个模块，分别负责处理用户交互、处理业务逻辑和管理数据访问，使系统更加清晰、易于维护。代码如下：

// 表示层
public class StudentController {
    private StudentService service = new StudentServiceImpl();

    public void add(Student student) {
        service.add(student);
    }

    public void deleteById(int id) {
        service.deleteById(id);
    }

    public void update(Student student) {
        service.update(student);
    }

    public List<Student> findAll() {
        return service.findAll();
    }
}

// 业务逻辑层
public interface StudentService {
    void add(Student student);
    void deleteById(int id);
    void update(Student student);
    List<Student> findAll();
}

public class StudentServiceImpl implements StudentService, StudentObserver {
    private StudentDao dao = new JdbcDaoFactory().createStudentDao();
    private StudentSubject subject = new StudentSubject();

    public StudentServiceImpl() {
        subject.attach(this);
    }

    @Override
    public void add(Student student) {
        dao.add(student);
        subject.notify(student);
    }

    @Override
    public void deleteById(int id) {
        dao.deleteById(id);
    }

    @Override
    public void update(Student student) {
        dao.update(student);
        subject.notify(student);
    }

    @Override
    public List<Student> findAll() {
        return dao.findAll();
    }

    @Override
    public void update(Student student) {
        System.out.println("学生信息发生变化：" + student);
    }
}

// 数据访问层
public interface StudentDao {
    void add(Student student);
    void deleteById(int id);
    void update(Student student);
    List<Student> findAll();
}

public class StudentDaoImpl implements StudentDao {
    private String dbUrl;
    private String dbUser;
    private String dbPassword;

    public StudentDaoImpl(String dbUrl, String dbUser, String dbPassword) {
        this.dbUrl = dbUrl;
        this.dbUser = dbUser;
        this.dbPassword = dbPassword;
    }

    @Override
    public void add(Student student) {
        // 省略 JDBC 操作代码
    }

    @Override
    public void deleteById(int id) {
        // 省略 JDBC 操作代码
    }

    @Override
    public void update(Student student) {
        // 省略 JDBC 操作代码
    }

    @Override
    public List<Student> findAll() {
        // 省略 JDBC 操作代码
    }
}

以上就是一个简单的学生管理系统的设计，采用了单例模式、工厂模式、观察者模式和三层架构。这样设计的好处是，系统的各个模块之间耦合度低，易于维护和扩展。