Java中的设计模式：实战案例分享
设计模式是软件开发中的宝贵工具，它们为常见的问题提供了经过验证的解决方案，帮助开发者编写出可维护、可扩展的代码。在Java编程中，设计模式更是发挥了重要作用。本文将分享几种常见的Java设计模式，并通过实战案例来展示它们的实际应用。
一、单例模式（Singleton Pattern）
1. 模式简介
单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。它常用于需要全局唯一实例的场景，如配置管理、日志记录等。
2. 实战案例
假设我们需要设计一个日志记录器，确保整个系统中只有一个日志记录器实例。
public class Logger { private static Logger instance; private Logger() { // 私有构造函数 } public static Logger getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Logger.class) { if (instance == null) { instance = new Logger(); } } } return instance; } public void log(String message) { System.out.println(message); } } public class Main { public static void main(String[] args) { Logger logger = Logger.getInstance(); logger.log("This is a log message."); } }
二、工厂模式（Factory Pattern）
1. 模式简介
工厂模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定实例化哪一个类。它通过延迟到子类来实现实例化，提供了对象创建的灵活性。
2. 实战案例
假设我们需要设计一个形状工厂，根据不同的参数生成不同的形状对象。
// 定义形状接口 interface Shape { void draw(); } // 实现具体的形状类 class Circle implements Shape { public void draw() { System.out.println("Drawing a Circle"); } } class Square implements Shape { public void draw() { System.out.println("Drawing a Square"); } } // 创建形状工厂 class ShapeFactory { public Shape getShape(String shapeType) { if (shapeType == null) { return null; } if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) { return new Circle(); } else if (shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")) { return new Square(); } return null; } } // 使用工厂生成对象 public class Main { public static void main(String[] args) { ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory(); Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE"); shape1.draw(); Shape shape2 = shapeFactory.getShape("SQUARE"); shape2.draw(); } }
三、观察者模式（Observer Pattern）
1. 模式简介
观察者模式定义了对象间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象都会收到通知并自动更新。该模式常用于事件处理系统中。
2. 实战案例
假设我们设计一个新闻发布系统，当有新新闻发布时，所有订阅者都会收到通知。
import java.util.ArrayList; import java.util.List; // 定义观察者接口 interface Observer { void update(String message); } // 实现具体的观察者 class Subscriber implements Observer { private String name; public Subscriber(String name) { this.name = name; } @Override public void update(String message) { System.out.println(name + " received: " + message); } } // 定义被观察者接口 interface Subject { void attach(Observer observer); void detach(Observer observer); void notifyObservers(); } // 实现具体的被观察者 class NewsPublisher implements Subject { private List<Observer> observers = new ArrayList<>(); private String news; public void setNews(String news) { this.news = news; notifyObservers(); } @Override public void attach(Observer observer) { observers.add(observer); } @Override public void detach(Observer observer) { observers.remove(observer); } @Override public void notifyObservers() { for (Observer observer : observers) { observer.update(news); } } } // 使用观察者模式 public class Main { public static void main(String[] args) { NewsPublisher publisher = new NewsPublisher(); Subscriber subscriber1 = new Subscriber("Alice"); Subscriber subscriber2 = new Subscriber("Bob"); publisher.attach(subscriber1); publisher.attach(subscriber2); publisher.setNews("Breaking News: Java Design Patterns are awesome!"); publisher.detach(subscriber1); publisher.setNews("Update: Observer Pattern in action!"); } }
四、策略模式（Strategy Pattern）
1. 模式简介
策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换。策略模式使得算法可以独立于使用它的客户端变化。
2. 实战案例
假设我们设计一个支付系统，可以根据不同的支付方式（如信用卡、PayPal）来执行支付操作。
// 定义支付策略接口 interface PaymentStrategy { void pay(int amount); } // 实现具体的支付策略 class CreditCardPayment implements PaymentStrategy { @Override public void pay(int amount) { System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card"); } } class PayPalPayment implements PaymentStrategy { @Override public void pay(int amount) { System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal"); } } // 创建上下文使用策略 class ShoppingCart { private PaymentStrategy paymentStrategy; public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy paymentStrategy) { this.paymentStrategy = paymentStrategy; } public void checkout(int amount) { paymentStrategy.pay(amount); } } // 使用策略模式 public class Main { public static void main(String[] args) { ShoppingCart cart = new ShoppingCart(); cart.setPaymentStrategy(new CreditCardPayment()); cart.checkout(100); cart.setPaymentStrategy(new PayPalPayment()); cart.checkout(200); } }
五、总结
设计模式为软件开发提供了一套最佳实践，帮助开发者编写出高质量、易维护的代码。本文分享了单例模式、工厂模式、观察者模式和策略模式的实战案例，展示了这些模式在实际项目中的应用。掌握并正确应用设计模式，可以大大提高开发效率和代码质量。
感谢大家的阅读，如果您有任何疑问或建议，欢迎留言讨论！
