23种Java设计模式

在软件工程领域，设计模式是为了解决特定问题而总结出来的经验性解决方案，它们提供了一种通用的语言，让设计师和开发者之间的沟通变得更为高效。Java设计模式是其中的佼佼者，它广泛应用在Java编程语言开发的项目中。根据使用场景和目的，Java设计模式大致可以分为三类：创建模式、结构模式和行为模式。下面，我们将详细介绍这三类设计模式中包含的具体模式，并解析它们的概念、作用及应用场景。 创建模式： 1. 工厂模式（Factory）：提供一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂模式主要用于创建对象，使得创建和使用对象分离。在工厂模式中，创建对象通常不再使用new关键字直接实例化，而是通过一个工厂类来完成。 2. 单态模式（Singleton）：保证一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点。单态模式是创建模式中的一种，它经常用于控制对资源的访问，如数据库连接、线程池等。 3. 建造者模式（Builder）：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。建造者模式适合于那些产品对象的内部结构复杂的情况。 4. 原型模式（Prototype）：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。原型模式可以用来加速对象的创建过程。 5. 工厂方法模式（Factory Method）：定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类的实例化推迟到子类。 结构模式： 1. 享元模式（Flyweight）：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。享元模式可以减少创建对象的数量，从而减少内存占用和提高性能。 2. 桥接模式（Bridge）：将抽象部分与实现部分分离，使它们都可以独立地变化。桥接模式适用于当一个抽象可以有多个实现，且这些实现可以独立变化时。 3. 装饰模式（Decorator）：动态地给一个对象添加一些额外的职责。装饰模式适用于在不改变原有对象的基础上，给对象动态地增加新的功能。 4. 组合模式（Composite）：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式适用于树形结构的场合，如文件系统的管理。 5. 适配器模式（Adapter）：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。适配器模式可以使得原本接口不兼容的类可以一起工作。 6. 代理模式（Proxy）：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。代理模式适用于控制对某些对象的访问。 7. 外观模式（Facade）：为子系统中的一组接口提供一个统一的高层接口，使子系统更容易使用。外观模式适用于为复杂的子系统提供一个简单接口的场合。 行为模式： 1. 迭代器模式（Iterator）：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部的表示。迭代器模式适用于访问集合对象的内容而无需暴露其内部表示。 2. 模板模式（Template）：在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板模式使得子类可以不改变算法的结构即可重新定义算法的某些特定步骤。 3. 责任链模式（Chain of Responsibility）：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。责任链模式适用于多个对象处理同一请求的场景。 4. 备忘录模式（Memento）：在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。备忘录模式适用于实现对象状态的备份和恢复。 5. 中介者模式（Mediator）：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。 6. 解释器模式（Interpreter）：给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。解释器模式适用于语言的文法较为简单的情况。 7. 策略模式（Strategy）：定义一系列算法，把它们一个个封装起来，并使它们可相互替换。策略模式使得算法可以独立于使用它的客户而变化。 8. 状态模式（State）：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。 9. 观察者模式（Observer）：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。观察者模式适用于当一个对象改变需要自动通知其他对象时。 10. 访问者模式（Visitor）：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。访问者模式适用于当数据结构稳定，而操作集中于结构元素时。 11. 命令模式（Command）：将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。命令模式适用于需要参数化对象、操作或者需要支持撤销的操作时。 在实际应用中，不同的设计模式各有侧重，它们各自解决了软件设计中某一类问题。例如，工厂模式解决了对象的创建问题，保证了对象创建过程中的灵活性和可扩展性；享元模式解决了对象的共享问题，减少了对象的创建，降低了内存的占用；而观察者模式则解决了对象间的依赖和交互问题。开发者可以根据具体的应用场景和需求，选择合适的设计模式，以提高代码的可维护性和可复用性。同时，设计模式不是万能的，它们不能解决所有设计问题，且在某些情况下，过度使用设计模式可能会使代码复杂化。因此，开发者应根据实际情况来决定是否采用设计模式。