Java设计模式详解：创建型、结构型与行为型模式

"Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式" 设计模式是软件开发中的经验总结，旨在解决常见的设计问题，提升代码的可重用性、可读性和可维护性。本文主要围绕设计模式的分类、六大设计原则展开讨论。 一、设计模式的分类 1. 创建型模式：关注对象的创建过程，包括： - 工厂方法模式：定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。 - 抽象工厂模式：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。 - 单例模式：保证一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点。 - 建造者模式：将复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 - 原型模式：通过复制已有对象来创建新对象，减少类的实例化。 2. 结构型模式：关注对象的组合和连接，包括： - 适配器模式：将两个不兼容的接口转换为兼容接口。 - 装饰器模式：动态地给对象添加新的职责。 - 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。 - 外观模式：为子系统提供一个统一的接口，简化了客户端的使用。 - 桥接模式：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。 - 组合模式：允许你将对象组合成树形结构，表现得像单个对象。 - 享元模式：运用共享技术有效支持大量细粒度的对象。 3. 行为型模式：关注对象之间的交互和责任分配，包括： - 策略模式：定义一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互相替换。 - 模板方法模式：定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。 - 观察者模式：定义对象间的一对多依赖关系，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。 - 迭代子模式：提供一种方法顺序访问聚合对象的元素，而又不暴露其底层表示。 - 责任链模式：将请求沿着处理者链传递，直到某个处理者处理它。 - 命令模式：将请求封装为一个对象，以便使用不同的请求、队列请求或者支持可撤销的操作。 - 备忘录模式：在不破坏封装性的前提下，捕获和恢复对象的内部状态。 - 状态模式：允许对象在其内部状态改变时改变它的行为，对象看起来似乎改变了它的类。 - 访问者模式：在不改变对象结构的情况下，增加新的操作。 - 中介者模式：定义一个中介对象来简化原本复杂的对象间交互。 - 解释器模式：定义语言的文法，并提供一个解释器来处理这种语言。 4. 并发型模式和线程池模式：主要关注多线程和并发执行，用于高效管理和调度任务。 二、设计模式的六大原则 1. 开闭原则（Open-Closed Principle, OCP）：软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。这意味着在不修改原有代码的情况下，可以通过增加新功能来扩展软件。 2. 里氏代换原则（Liskov Substitution Principle, LSP）：子类必须能够替换它们的基类，而不影响程序的正确性。遵循LSP有助于保持系统的稳定性和可预测性。 3. 依赖倒转原则（Dependency Inversion Principle, DIP）：依赖于抽象，而不是具体实现。这意味着高层次的模块不应依赖于低层次的模块，它们都应该依赖于抽象。 4. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP）：客户端不应该被迫依赖它不需要的接口。应将大而全的接口拆分为更小的、更具体的接口，降低类之间的耦合。 5. 迪米特法则（Least Knowledge Principle, LKP）或最少知道原则：一个对象应该对其他对象有最少的了解。这减少了对象间的耦合，提高系统的内聚性。 6. 合成复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle, CARP）：优先使用对象组合，而不是继承来实现复用。组合可以降低类之间的耦合，提供更大的灵活性。 理解并灵活应用这些设计模式和原则，可以帮助开发者编写出更加优雅、可扩展和易于维护的代码，是成长为Java高手的重要步骤。在实际项目中，根据场景选择合适的设计模式，并结合设计原则，可以使代码结构更加清晰，便于团队协作和长期维护。