Java编程必备：23个经典设计模式详解与实例

Java中23种经典设计模式是Java开发者在提升编程技巧和软件架构设计能力时不可或缺的一部分。这些模式按照创建型、结构型和行为型三大类别进行分类，有助于解决常见的编程问题，提高代码的可复用性和灵活性。 1. **创建型模式** (4个) - **工厂方法模式**：定义了一个创建对象的接口，让子类决定具体创建哪个类的对象。例如，`Work`接口及其`StudentWork`实现，`Creator`类提供通用创建方法，子类如`ConcreteCreator`负责创建特定类型的`Work`实例，适用于不确定具体创建哪一种产品的情况。 - **抽象工厂模式**：创建一组相关的或相互依赖的类的实例，而无需指定它们具体的类。这种模式通常用于软件框架，如Java的`javax.swing`包。 - **建造者模式**：封装了产品的构建过程，使得创建过程可配置，但对外部使用者隐藏内部细节。通过`Builder`类逐步构造复杂对象，如分步骤构建复杂的图形用户界面组件。 - **单态模式**：确保系统中只有一个实例存在，并提供全局访问点。典型应用如线程池中的`ExecutorService`或`ThreadLocal`。 2. **结构型模式** (6个) - **适配器模式**：使一个接口适应另一个接口，通常用于兼容旧有接口或简化接口。例如，使不兼容的接口变得相互通用。 - **桥接模式**：将抽象部分和实现部分分离，使它们可以独立变化。如`Drawing`接口和具体的`ConcreteDrawing`实现。 - **组合模式**：将对象组合成树形结构以表示“整体/部分”关系，同时让客户端对组合和个体的行为一致处理。例如，Java中的`Composite`接口和`Component`接口。 - **装饰模式**：动态地给一个对象添加更多功能，而不会改变其原有结构。比如给`JButton`添加各种外观样式。 - **外观模式**：为子系统提供一个简洁的接口，隐藏其实现的复杂性。如数据库连接管理器提供统一的连接接口。 - **享元模式**：减少内存开销，通过共享对象来复用已经在内存中的对象。适用于大量重复的对象，如缓存优化。 3. **行为型模式** (9个) - **责任链模式**：将请求沿着一系列的处理者传递，直到最后一个处理者处理它。例如，事件处理器链。 - **命令模式**：封装一个请求并使其能被延迟执行。Java中的`java.awt.Robot`类就是一种命令模式的应用。 - **解释器模式**：将一个语言或算术表达式解析为一个结构，然后根据这个结构进行求值。如解析SQL查询语句。 - **迭代器模式**：提供一种方法顺序访问聚合对象中各个元素，而无需暴露其内部表示。如遍历数组或集合。 - **中介者模式**：定义一个中介者接口，使得各个对象不需要相互直接通信，而是通过中介者协调它们的行为。例如，事件总线。 - **备忘录模式**：记录计算结果，避免重复计算。常用于算法优化，如计算斐波那契数列。 - **观察者模式**：主题和多个观察者之间的一对多依赖关系，当主题状态改变时，所有观察者都会得到通知。如事件监听器模型。 - **状态模式**：允许对象在运行时改变其行为。例如，基于用户角色或权限改变系统状态。 - **策略模式**：定义一组相关的算法，让它们之间可以互换，而无须修改客户端代码。如不同的排序算法。 学习和掌握这23种设计模式有助于Java开发者更好地组织代码、降低耦合度、提高代码可维护性和扩展性。通过实践这些模式，程序员可以更加熟练地应对各种复杂的编程场景。