在Java架构中，设计模式是解决特定问题的成熟解决方案，它们可以帮助设计更加清晰、灵活和可维护的代码。以下是五种常用的设计模式，它们在不同的架构场景中的应用：
1. 单例模式（Singleton）
使用场景：当系统中需要确保某个类有且只有一个实例，并且需要全局访问点时，例如，配置管理类或连接池。
架构应用：在多数应用程序中，特别是Web应用中，用于数据库连接池、线程池的管理或配置设置等。
代码示例：
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}2. 工厂方法模式（Factory Method）
使用场景：当存在一个超类，并有多个子类，并且在运行时想决定使用哪个子类时。例如，不同类型的支付方式处理。
架构应用：在需要灵活地加入新类型对象而不影响客户端的系统中。如在电商系统中，根据不同的支付方式生成不同的支付处理对象。
代码示例：
public interface Payment {
void pay();
}
public class CreditCardPayment implements Payment {
@Override
public void pay() {
System.out.println("Paying with credit card.");
}
}
public class PaymentFactory {
public static Payment getPayment(String paymentType){
if ("CREDIT".equals(paymentType)) {
return new CreditCardPayment();
} else {
throw new IllegalArgumentException("Unknown payment type");
}
}
}3. 建造者模式（Builder）
使用场景：用于构造一个复杂对象，同时避免构造函数过多。例如，创建一个包含多个可选参数的对象。
架构应用：在需要生成复杂对象的系统中，如文档编辑器中构建复杂文档，或者在RESTful API中构造复杂的响应对象。
代码示例：
public class Product {
private final String partA;
private final String partB;
private Product(Builder builder) {
this.partA = builder.partA;
this.partB = builder.partB;
}
public static class Builder {
private String partA;
private String partB;
public Builder partA(String partA) {
this.partA = partA;
return this;
}
public Builder partB(String partB) {
this.partB = partB;
return this;
}
public Product build() {
return new Product(this);
}
}
}4. 观察者模式（Observer）
使用场景：当一个对象状态的改变需要自动通知其他对象时。例如，用户界面元素自动更新。
架构应用：在事件驱动系统中，如GUI工具包或消息处理系统。
代码示例：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Subject {
private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
public void attach(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
public void notifyAllObservers() {
for (Observer observer : observers) {
observer.update();
}
}
}
public interface Observer {
void update();
}
public class ConcreteObserver implements Observer {
@Override
public void update() {
System.out.println("Observer notified");
}
}5. 策略模式（Strategy）
使用场景：当你想使用不同的算法或策略来完成某个特定任务，同时希望能够在运行时更改算法或策略时。例如，不同的排序或压缩算法。
架构应用：在需要根据不同条件执行不同逻辑的系统中，如文本渲染器中根据用户的选择使用不同的渲染策略。
代码示例：
public interface Strategy {
void execute();
}
public class ConcreteStrategyA implements Strategy {
@Override
public void execute() {
System.out.println("Executing strategy A");
}
}
public class Context {
private Strategy strategy;
public Context(Strategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public void executeStrategy() {
strategy.execute();
}
}对于图片解释，由于当前环境不支持图形化内容直接显示，建议查阅相关设计模式的文献或在线资源，这些通常包含各种设计模式的UML类图和序列图，这些图形化内容能帮助更好地理解各个设计模式的结构和工作原理。
