1. 什么是设计模式？
设计模式是一套经过验证的解决方案，用于解决软件开发中的常见问题。它不是具体的代码实现，而是一种可复用的思想和原则。设计模式的核心目标是提高代码的复用性、可扩展性和可维护性。
1.1 设计模式的三大特性
- 可重用性：通过提取通用解决方案，避免重复开发。
- 可读性：提供统一的术语和架构，方便团队协作。
- 灵活性：增强代码的适应性，便于应对需求变更。
2. 设计模式的分类
根据《设计模式：可复用面向对象软件的基础》一书，设计模式可以分为以下三类：
2.1 创建型模式
创建型模式关注对象的实例化过程，旨在通过灵活的方式创建对象，而非直接实例化。常见的创建型模式包括：
- 单例模式：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
- 工厂方法模式：定义一个创建对象的接口，由子类决定实例化的类。
- 抽象工厂模式：提供一个创建相关或依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类。
2.2 结构型模式
结构型模式关注类和对象之间的组合，旨在通过灵活的方式构建复杂的结构。常见的结构型模式包括：
- 适配器模式：将一个类的接口转换成客户端期望的接口。
- 装饰者模式：动态地为对象增加功能。
- 代理模式：为另一个对象提供代理以控制访问。
2.3 行为型模式
行为型模式关注对象之间的通信和职责划分。常见的行为型模式包括：
- 观察者模式：定义对象间的一对多依赖，当一个对象状态改变时通知所有依赖对象。
- 策略模式：定义一系列算法，并将它们封装起来，使它们可以互相替换。
- 责任链模式：将请求沿着责任链传递，直到被某个对象处理。
3. 设计模式的实际应用场景
3.1 单例模式
场景 ：配置文件加载器、数据库连接池、日志记录器等。
示例：
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
3.2 工厂方法模式
场景 ：框架中的对象创建需要灵活扩展，例如MyBatis的SQLSession工厂。
示例：
interface Product {
void use();
}
class ConcreteProductA implements Product {
public void use() {
System.out.println("Using Product A");
}
}
class ConcreteProductB implements Product {
public void use() {
System.out.println("Using Product B");
}
}
class Factory {
public static Product createProduct(String type) {
if (type.equals("A")) return new ConcreteProductA();
else if (type.equals("B")) return new ConcreteProductB();
return null;
}
}
3.3 观察者模式
场景 ：事件驱动编程、消息通知系统等。
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;
}
public void update(String message) {
System.out.println(name + " received: " + message);
}
}
class Subject {
private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
public void attach(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
public void notifyObservers(String message) {
for (Observer observer : observers) {
observer.update(message);
}
}
}
4. 设计模式在框架中的应用
4.1 Spring 框架中的设计模式
- 单例模式：Spring容器中的默认Bean是单例的。
- 工厂方法模式 ：
BeanFactory和ApplicationContext通过工厂模式创建和管理Bean。 - 代理模式：AOP模块通过动态代理实现方法拦截。
4.2 MyBatis 框架中的设计模式
- 工厂方法模式 ：
SqlSessionFactory用于创建SqlSession实例。 - 代理模式：动态代理用于实现Mapper接口方法调用。
- 模板方法模式 ：
BaseExecutor中定义了执行查询和更新的模板方法。
4.3 Hibernate 框架中的设计模式
- 装饰者模式：Hibernate的Session对象对JDBC连接进行了封装和增强。
- 策略模式：在查询缓存中选择不同的缓存策略。
5. 注意事项
5.1 合理选择设计模式
设计模式不是越多越好，而是需要根据实际场景和需求选择合适的模式。
5.2 避免过度设计
滥用设计模式可能导致代码复杂化，增加开发和维护成本。
5.3 理解模式之间的关系
一些设计模式是互补的，例如组合使用工厂方法模式和单例模式来管理全局实例。
6. 总结
设计模式是软件开发的重要工具，它不仅帮助我们解决常见问题，还为代码的长期可维护性提供了保障。在框架开发中，合理运用设计模式可以构建灵活且高效的系统架构。希望通过本文的讲解，您能对设计模式的核心思想和实际应用有更深入的理解。