常用设计模式 Demo 及其应用
设计模式是软件开发过程中经过多次验证的最佳实践，它们能够提升代码的可重用性、可维护性和可扩展性。本文将介绍几种常用的设计模式，包括单例模式、工厂模式、策略模式和观察者模式，并提供相应的 Java 示例代码。
1. 单例模式
1.1 概述
单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。它在需要控制资源访问的场合中非常有效。
1.2 代码示例
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
1.3 应用场景
- 配置管理器
- 线程池管理
- 日志管理
2. 工厂模式
2.1 概述
工厂模式是一种创建对象的模式，能够根据不同的条件返回不同的实例。它将对象的创建与使用解耦，提高了代码的灵活性。
2.2 代码示例
interface Shape {
void draw();
}
class Circle implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("Circle drawn");
}
}
class Rectangle implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("Rectangle drawn");
}
}
class ShapeFactory {
public Shape getShape(String shapeType) {
if (shapeType == null) {
return null;
}
if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) {
return new Circle();
} else if (shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")) {
return new Rectangle();
}
return null;
}
}
2.3 应用场景
- GUI 应用中的组件创建
- 数据库连接池
3. 策略模式
3.1 概述
策略模式定义了一系列算法，封装每一个算法，并使它们可以互换。此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。
3.2 代码示例
interface PaymentStrategy {
void pay(int amount);
}
class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
@Override
public void pay(int amount) {
System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card.");
}
}
class PayPalPayment implements PaymentStrategy {
@Override
public void pay(int amount) {
System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal.");
}
}
class ShoppingCart {
private PaymentStrategy paymentStrategy;
public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy paymentStrategy) {
this.paymentStrategy = paymentStrategy;
}
public void checkout(int amount) {
paymentStrategy.pay(amount);
}
}
3.3 应用场景
- 订单处理系统
- 各种支付方式的选择
4. 观察者模式
4.1 概述
观察者模式定义了一对多的依赖关系，让多个观察者同时监听一个主题。当主题的状态发生变化时，所有注册的观察者都会收到通知。
4.2 代码示例
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
interface Observer {
void update(String message);
}
class ConcreteObserver implements Observer {
private String name;
public ConcreteObserver(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void update(String message) {
System.out.println(name + " received message: " + message);
}
}
class Subject {
private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
public void attach(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
public void detach(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
public void notifyObservers(String message) {
for (Observer observer : observers) {
observer.update(message);
}
}
}
4.3 应用场景
- 事件处理系统
- 数据变化通知系统
5. 总结
设计模式在软件开发中发挥着重要的作用，它们帮助开发者构建更为灵活和可维护的系统。本文介绍了四种常用的设计模式及其实现方式，并给出了相应的 Java 示例。理解和运用这些设计模式，将显著提升我们在设计系统时的能力。
6. 序列图示例
接下来是观察者模式中，各个对象之间的交互序列图：
sequenceDiagram
participant Subject
participant Observer1
participant Observer2
Subject->>Observer1: attach()
Subject->>Observer2: attach()
Subject->>Observer1: notifyObservers("New update available!")
Subject->>Observer2: notifyObservers("New update available!")
通过这样的序列图，我们可以直观地看到在观察者模式中主题对象与观察者对象之间的消息交互关系。
希望通过本文的介绍，你对常用设计模式有了更深入的理解，并能够在实际项目中灵活运用这些模式，提升代码质量。
