Java开发:23种设计模式详解(创建型-结构型-行为型)

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Java开发中的设计模式是软件工程中的重要概念,它们提供了解决常见问题的标准化解决方案,使得代码更易于维护和复用。设计模式主要分为三大类别: 1. **创建型模式** (Creational Patterns): - **工厂方法模式**:允许客户端在运行时选择具体的产品类型,通过调用一个共同的接口来创建对象,隐藏了具体创建过程。 - **抽象工厂模式**:提供一个接口,让子类按照需求生成相关的对象族,但具体如何生成由子类决定,保持灵活性。 - **单例模式**:确保系统中只有一个实例,并提供全局访问点,常用于资源管理或配置对象。 - **建造者模式**:将复杂对象的构建过程分解为多个可扩展的步骤,每个步骤都是一个方法,便于控制构建过程。 - **原型模式**:通过克隆现有的对象来创建新对象,通常用于避免构造函数的复杂性。 2. **结构型模式** (Structural Patterns): - **适配器模式**:使两个原本不兼容的接口能够协同工作,通常用来解决接口不匹配的问题。 - **装饰器模式**:动态地给一个对象添加更多功能,而又不改变其原有结构,实现了行为的扩展。 - **代理模式**:为其他对象提供一种代理以控制对原对象的访问,例如权限控制或性能优化。 - **外观模式**:为复杂的子系统提供一个简洁的接口,隐藏内部的复杂性。 - **桥接模式**:将抽象部分和实现部分解耦,使它们可以独立变化,提高系统的灵活性。 - **组合模式**:让多个对象表示单个对象的不同方面,提供统一的接口。 - **享元模式**:减少对象的实例数,通过共享对象来节约内存,特别适用于大量对象的场景。 3. **行为型模式** (Behavioral Patterns): - **策略模式**:定义一组算法,让它们之间可以互换,以便在运行时选择不同的算法。 - **模板方法模式**:定义一个算法的框架,允许子类重写特定步骤,同时保留算法的基本结构。 - **观察者模式**:对象间的一对多依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖它的对象都会得到通知。 - **迭代子模式**:提供一个遍历一系列对象的方法,使用户不必关心数据结构的细节。 - **责任链模式**:将请求沿着一个链传递,处理链上的每个对象都尝试执行该请求,直到找到合适的处理方法。 - **命令模式**:封装请求并支持命令的撤销,使发送者和接收者解耦。 - **备忘录模式**:记录请求的参数和结果,以便稍后重新计算,避免重复工作。 - **状态模式**:对象在不同状态下有不同的行为,通过状态机实现。 - **访问者模式**:让多个对象都有机会处理同一种消息,实现对象结构的修改和扩展。 - **中介者模式**:定义一个中介者对象,使得各个对象不需要彼此直接通信,降低耦合度。 - **解释器模式**:将结构化语言翻译成计算机可以理解的表示,使其可以被解释和执行。 此外,还有并发型模式和线程池模式,但在这里并未详细介绍。设计模式遵循的原则包括: - **开闭原则** (Open-Closed Principle):强调程序对扩展开放,对修改封闭,通过抽象和接口实现。 - **里氏替换原则** (Liskov Substitution Principle):子类能替换基类,且不会影响程序功能。 - **依赖倒置原则** (Dependency Inversion Principle):依赖于抽象,而非具体实现。 - **接口隔离原则** (Interface Segregation Principle):减少接口的复杂性,降低类之间的耦合。 - **迪米特法则** (Least Knowledge Principle):最小知识原则,限制对象间的相互了解,降低复杂性。 Java开发中的设计模式是开发者必备的工具,通过理解和应用这些模式,可以提高代码的可读性、可维护性和可复用性。在实际项目中灵活运用设计模式,有助于创建更加健壮和高效的软件架构。