Java设计模式详解：分类、原则与实践（23种设计模式全面解析）

Java开发中的设计模式是一种解决常见问题的经过验证的解决方案，通过这些设计模式，可以提高代码的重用性、可维护性和可扩展性。设计模式主要分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式，并且还包括并发型模式和线程池模式。每种设计模式都有其特定的应用场景和优缺点，下面将详细解释Java开发中的23种设计模式。 首先是创建型模式，共有五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式和原型模式。工厂方法模式是通过定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类来创建对象，以便将对象的创建和使用分离。抽象工厂模式是为创建一组相关或依赖对象提供一个接口，而无需指定它们的具体类。单例模式确保一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点。建造者模式将复杂对象的构建与表示分离，可以按照不同的组合构建不同的对象。原型模式通过复制现有的对象来生成新对象，而不需要知道具体的类。举例来说，工厂模式可以用来创建不同种类的动物，抽象工厂模式可以用来创建不同种类的手机和电脑，单例模式可以用来管理日志文件，建造者模式可以用来创建不同种类的汽车，原型模式可以用来创建不同种类的画板。 接下来是结构型模式，共有七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式和享元模式。适配器模式将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，可以使原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。装饰器模式动态地给一个对象添加一些额外的职责，可以在不影响其它对象的情况下，动态地添加或替换对象的行为。代理模式为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问，可以起到保护对象、延迟加载等作用。外观模式提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口，可以简化客户的调用操作。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。组合模式将对象组合成树形结构以表示部分-整体的层次结构，可以使客户端统一地对待单个对象和组合对象。享元模式通过共享技术来有效地支持大量细粒度的对象。例如适配器模式可以用来让笔记本充电器适配不同种类的插头，装饰器模式可以用来给图片添加滤镜效果，代理模式可以用来控制对文件的访问权限，外观模式可以用来为电脑提供统一的开机/关机操作，桥接模式可以用来实现不同种类的形状和颜色的组合，组合模式可以用来表示一个图形界面的控件层次结构，享元模式可以用来共享相同的字体对象。 最后是行为型模式，共有十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式和解释器模式。策略模式定义一系列算法，把它们封装起来，并让它们可以相互替换。模板方法模式定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。观察者模式定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。迭代子模式提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。责任链模式为多个对象提供处理请求的机会，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。命令模式将请求封装成一个对象，并且可以用不同的请求来参数化其他对象。备忘录模式在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在对象之外保存这个状态，以后可以将对象恢复到原先保存的状态。状态模式允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类。访问者模式在不改变类的前提下，增加新的操作方式。中介者模式用一个中介对象来封装一系列的对象交互，从而降低对象之间的耦合。解释器模式提供了评估语言的语法或表达式的方式。举例来说，策略模式可以用来实现不同种类的收费策略，模板方法模式可以用来编写不同种类的文档模板，观察者模式可以用来实现购物车中商品价格的自动更新，迭代子模式可以用来遍历一个集合中的对象，责任链模式可以用来实现一个请求的处理链，命令模式可以用来实现一个遥控器上的按钮功能，备忘录模式可以用来实现一个游戏的存档功能，状态模式可以用来实现一个交通灯的变化，访问者模式可以用来实现对不同种类的文件访问方式，中介者模式可以用来实现一个聊天室的消息传递，解释器模式可以用来实现一个简单的计算器。 总的来说，设计模式是一种在软件开发中经常使用的技术，在Java开发中有很多种设计模式可以选择。通过了解不同种类的设计模式，可以更好地应用于自己的项目中，提升代码的质量和可维护性。设计模式的六大原则包括开闭原则、里氏代换原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、单一职责原则和迪米特法则，遵循这些原则能够使软件系统更加灵活、易扩展和易维护。希望开发者们在实际项目中能够根据具体需求选择合适的设计模式，让代码更加优雅和高效。