前言
设计模式在我们日常的软件开发中无处不在，它们帮助我们编写更易扩展、更具可读性的代码。
今天结合我实际工作场景和源码实例，跟大家一起聊聊工作中最常用的8种设计模式，希望对你会有所帮助。
1. 单例模式
单例模式确保一个类只有一个实例，通常用于管理共享资源，如配置、缓存、线程池等。
代码实现：双重检查锁
这是单例模式的标准写法，既保证线程安全，又避免性能损耗。
public class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
JDK 中的应用：
-
java.lang.Runtime.getRuntime() -
java.util.logging.Logger
Spring 中的应用：
Spring 的 Bean 默认是单例模式。可以通过 @Scope("prototype") 将其改为多例。
2. 工厂模式
工厂模式用于封装对象的创建逻辑，特别是当类实例化过程复杂时，可以降低耦合度。
代码实现：简单工厂
以支付系统为例，不同支付方式需要不同的对象。
public class PaymentFactory {
public static Payment createPayment(String type) {
switch (type) {
case "AliPay":
return new AliPay();
case "WeChatPay":
return new WeChatPay();
default:
throw new IllegalArgumentException("Unknown payment type");
}
}
}
JDK 中的应用：
-
java.util.Calendar.getInstance() -
javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory.newInstance()
Spring 中的应用：
BeanFactory和ApplicationContext都是工厂模式的体现。
3. 策略模式
策略模式将不同算法封装为独立类，并允许在运行时选择不同的策略。
代码实现：促销策略
以电商促销为例，支持满减、打折等多种策略。
public interface PromotionStrategy {
void applyPromotion();
}
public class DiscountStrategy implements PromotionStrategy {
@Override
public void applyPromotion() {
System.out.println("Applying discount...");
}
}
public class PromotionContext {
private PromotionStrategy strategy;
public PromotionContext(PromotionStrategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public void executePromotion() {
strategy.applyPromotion();
}
}
JDK 中的应用：
java.util.Comparator是典型的策略模式。
Spring 中的应用：
- 事务管理（
TransactionManager），支持编程式和声明式事务。
4. 代理模式
代理模式通过代理对象控制对目标对象的访问，常用于权限控制、日志记录等场景。
代码实现：静态代理
模拟对一个服务的权限控制。
public interface Service {
void execute();
}
public class RealService implements Service {
@Override
public void execute() {
System.out.println("Executing real service...");
}
}
public class ServiceProxy implements Service {
private RealService realService;
@Override
public void execute() {
System.out.println("Checking permissions...");
if (realService == null) {
realService = new RealService();
}
realService.execute();
}
}
JDK 中的应用：
-
动态代理
java.lang.reflect.Proxy -
RMI（远程方法调用）
Spring 中的应用：
- AOP（面向切面编程）广泛使用代理模式。
5. 观察者模式
观察者模式定义一对多的依赖，当一个对象状态变化时，所有依赖它的对象都会收到通知。
代码实现：事件通知
模拟微博用户的粉丝通知。
public interface Observer {
void update(String message);
}
public class User implements Observer {
private String name;
public User(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void update(String message) {
System.out.println(name + " received message: " + message);
}
}
public class Weibo {
private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
public void follow(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
public void post(String message) {
for (Observer observer : observers) {
observer.update(message);
}
}
}
JDK 中的应用：
-
java.util.Observer和java.util.Observable -
javax.swing.event.ChangeListener
Spring 中的应用：
ApplicationEvent和ApplicationListener是典型实现。
6. 装饰器模式
装饰器模式在不改变原始类的基础上，动态扩展其功能。
代码实现：咖啡加料
模拟一个咖啡订单系统，可以动态加料。
public interface Coffee {
String getDescription();
double getCost();
}
public class SimpleCoffee implements Coffee {
@Override
public String getDescription() {
return "Simple Coffee";
}
@Override
public double getCost() {
return 5.0;
}
}
public class MilkDecorator implements Coffee {
private Coffee coffee;
public MilkDecorator(Coffee coffee) {
this.coffee = coffee;
}
@Override
public String getDescription() {
return coffee.getDescription() + ", Milk";
}
@Override
public double getCost() {
return coffee.getCost() + 1.5;
}
}
JDK 中的应用：
java.io.BufferedInputStream和java.io.BufferedOutputStream
Spring 中的应用：
BeanPostProcessor用于动态修改 Bean 的行为。
7. 模板方法模式
模板方法模式定义一个算法的骨架，把具体的实现留给子类。
代码实现：任务执行模板
模拟定时任务的执行流程。
public abstract class Task {
public final void execute() {
init();
doWork();
cleanup();
}
protected abstract void init();
protected abstract void doWork();
protected void cleanup() {
System.out.println("Default cleanup...");
}
}
public class DataProcessingTask extends Task {
@Override
protected void init() {
System.out.println("Initializing data...");
}
@Override
protected void doWork() {
System.out.println("Processing data...");
}
}
JDK 中的应用：
java.util.AbstractList和java.util.AbstractMap
Spring 中的应用：
JdbcTemplate和RestTemplate
8. 建造者模式
建造者模式用于创建复杂对象，特别是当对象有多个可选参数时。
代码实现：构建 HTTP 请求
public class HttpRequest {
private String method;
private String url;
private String body;
private HttpRequest(Builder builder) {
this.method = builder.method;
this.url = builder.url;
this.body = builder.body;
}
public static class Builder {
private String method;
private String url;
private String body;
public Builder method(String method) {
this.method = method;
return this;
}
public Builder url(String url) {
this.url = url;
return this;
}
public Builder body(String body) {
this.body = body;
return this;
}
public HttpRequest build() {
return new HttpRequest(this);
}
}
}
JDK 中的应用：
-
StringBuilder -
Stream.Builder
Spring 中的应用：
UriComponentsBuilder用于构建 URI。
总结
这些设计模式不仅在日常开发中有着广泛应用，更在 JDK 和 Spring 中深度体现。
了解它们的本质和应用场景，能够让我们写出更优雅、更健壮的代码。