java 设计模式指令编排

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云端创新梦想家 2024-11-24 08:38:42

文章标签 java 设计模式指令编排 java 设计模式开发语言使用场景 文章分类 Java 后端开发

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前言
设计模式的概念与分类:

创建型设计模式：
结构型设计模式：
行为型设计模式：

总结

前言

在软件开发中，设计模式是一种被广泛使用的代码设计思想，旨在解决常见的软件设计问题。掌握设计模式可以帮助开发人员编写更高质量、可维护和可扩展的代码。本文将介绍Java中23种常用的设计模式，以帮助读者更深入地了解每一种设计模式的作用和适用场景。

设计模式的概念与分类:

设计模式是在软件设计过程中总结出来的一些解决特定问题的可复用的方案和思想。它们是基于多年实践和经验总结而来，通过将问题与解决方案进行抽象和模式化，使得我们可以更好地应对各种需求和变化。常见的设计模式可根据目标或结构特点进行分类，如创建型模式、结构型模式和行为型模式等。

创建型设计模式：

单例模式（Singleton Pattern）：特点：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。使用场景：需要保证某个类只有一个实例，并且在整个系统中都能被访问到，例如数据库连接池、日志记录器等。
工厂模式（Factory Pattern）：特点：通过工厂方法创建对象，隐藏具体类的实现细节。使用场景：在创建对象时需要根据某些条件进行判断或者逻辑处理，或者需要对对象的创建过程进行灵活的控制，例如日志记录器的创建、数据源的选择等。
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）：特点：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口。使用场景：需要创建一组相关的对象，并且希望客户端代码与具体实现解耦，例如创建不同操作系统下的界面元素、创建不同数据库的访问对象等。
建造者模式（Builder Pattern）：特点：将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示。使用场景：需要创建复杂的对象，且创建过程涉及多个步骤或者可选参数较多，例如创建复杂的表单、创建具有多种配置选项的对象等。
原型模式（Prototype Pattern）：特点：通过复制现有对象来创建新对象，不需要使用构造函数。使用场景：需要创建大量相似对象时，使用原型模式可以提高效率，例如创建固定格式的报告、创建相似的图形等。

结构型设计模式：

适配器模式（Adapter Pattern）：特点：将一个类的接口转换为客户端所期望的接口。使用场景：当现有类的接口与需求不匹配，无法直接使用时，可以通过适配器模式进行接口的转换，例如将两个不兼容的类协同工作。
桥接模式（Bridge Pattern）：特点：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。使用场景：当一个类存在两个或多个独立变化的维度时，可以使用桥接模式将其进行解耦，例如不同颜色和形状的组合。
组合模式（Composite Pattern）：特点：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。使用场景：当需要表示对象的部分-整体层次结构，并且希望能够一致地对待单个对象和组合对象时，可以使用组合模式，例如树形菜单、文件系统等。
装饰器模式（Decorator Pattern）：特点：动态地给对象添加额外的职责。使用场景：在不改变原有对象结构的情况下，为对象添加新的行为或者属性，例如动态添加权限检查、动态添加日志记录等。
外观模式（Facade Pattern）：特点：为子系统中的一组接口提供一个统一的入口。使用场景：当一个系统的复杂性逐渐增加，对外部调用方来说变得难以理解和操作时，可以使用外观模式提供一个简单的接口，隐藏内部复杂性。
享元模式（Flyweight Pattern）：特点：通过共享尽可能多的相似对象来最小化内存使用。使用场景：当需要创建大量相似对象，并且对象的内部状态可以分为内部状态和外部状态时，可以使用享元模式进行内存优化。
代理模式（Proxy Pattern）:
它允许通过代理对象控制对另一个对象的访问。代理模式在访问对象时引入了一个中间层，通过该中间层可以添加额外的逻辑或控制访问权限。

行为型设计模式：

策略模式（Strategy Pattern）：特点：定义一系列算法，将它们封装起来，并使它们可以互相替换。使用场景：当需要在运行时根据不同情况选择不同的算法时，可以使用策略模式，例如订单计价策略、排序算法选择等。
模板方法模式（Template Method Pattern）：特点：定义一个操作的骨架，将一些步骤延迟到子类中实现。使用场景：当有一些共同的步骤，但是每个步骤的具体实现可能不同，可以使用模板方法模式，例如算法框架、流程控制等。
责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）：
特点：将请求发送者和接收者解耦，构成一条处理请求的链。
使用场景：当有多个对象可以处理同一个请求，但具体处理者在运行时才能确定时，可以使用责任链模式，例如请求审批、日志记录等。
命令模式（Command Pattern）：
特点：将一个请求封装成一个对象，从而可以用不同的请求参数化其他对象。
使用场景：当需要将请求发送者与请求接收者解耦，并希望支持撤销、事务等功能时，可以使用命令模式，例如菜单项操作、遥控器按钮等。
解释器模式（Interpreter Pattern）：
特点：定义一个语言的文法，并且建立一个解释器来解释该语言中的句子。
使用场景：当需要解释和执行一些特定语法或规则的表达式时，可以使用解释器模式，例如正则表达式匹配、自定义模板引擎等。
迭代器模式（Iterator Pattern）：
特点：提供一种顺序访问聚合对象中各个元素的方法，而无需暴露聚合对象的内部表示。
使用场景：当需要按照一定的方式遍历集合对象中的元素，并且希望将遍历算法与集合对象解耦时，可以使用迭代器模式，例如遍历数据库查询结果、遍历文件目录等。
中介者模式（Mediator Pattern）：
特点：用一个中介对象来封装一系列对象之间的交互，使对象之间不再直接相互引用。
使用场景：当多个对象之间存在复杂的交互关系，导致耦合度高并难以维护时，可以使用中介者模式，例如聊天室、飞机调度系统等。
备忘录模式（Memento Pattern）：
特点：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。
使用场景：当需要保存一个对象的某个状态，并且希望能够在之后恢复到该状态时，可以使用备忘录模式，例如撤销操作、游戏存档等。
观察者模式（Observer Pattern）：
特点：定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象状态发生改变时，其相关依赖对象会收到通知并自动更新。
使用场景：当一个对象的改变需要通知其他对象，并且不希望依赖具体对象的情况下，可以使用观察者模式，例如事件监听、消息订阅等。
状态模式（State Pattern）：
特点：允许对象在内部状态变化时改变其行为，使其看起来像是改变了类。
使用场景：当对象的行为取决于其内部状态，并且需要在运行时动态改变对象的行为时，可以使用状态模式，例如游戏角色状态切换、多线程状态管理等。
访问者模式（Visitor Pattern）：
特点：定义了一个新的操作，在不改变被操作对象的类的前提下，通过访问者对象对其进行访问操作。
使用场景：当需要对一组对象进行复杂的操作，但是又不希望污染这些对象的类时，可以使用访问者模式，例如编译器的语法分析、数据结构的遍历等。
这23种设计模式在不同的场景下有不同的应用，每种模式都有其特定的目的和优势，能够帮助开发人员解决特定的设计问题。通过熟悉和运用这些设计模式，开发人员可以提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。