揭秘设计模式：五大经典类型，破解软件架构难题

引言

在软件开发的历程中，设计模式作为一种成熟的软件设计经验总结，为解决软件设计中的常见问题提供了有效的解决方案。设计模式可以帮助开发者写出更可维护、可扩展和可重用的代码。本文将详细介绍五大经典设计模式，并探讨它们如何破解软件架构难题。

一、创建型模式

创建型模式主要关注对象的创建过程，提供了一种对象创建的通用模式，以降低系统与对象的耦合度。

1. 单例模式（Singleton）

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。其核心是构造函数的私有化，以及一个静态方法用于获取该实例。

public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }

2. 工厂方法模式（Factory Method）

工厂方法模式定义一个接口用于创建对象，但让实现类决定实例化哪个类。其核心是一个抽象工厂类，以及具体工厂类实现。

public interface Factory { Product createProduct(); } public class ConcreteFactory implements Factory { @Override public Product createProduct() { return new ConcreteProduct(); } }

3. 建造者模式（Builder）

建造者模式将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。其核心是一个抽象建造者类，以及具体建造者类实现。

public class Builder { public void buildPartA() {} public void buildPartB() {} } public class ConcreteBuilder extends Builder { @Override public void buildPartA() { // 实现部分A的构建 } @Override public void buildPartB() { // 实现部分B的构建 } }

二、结构型模式

结构型模式主要关注类和对象的组合，以形成更大的结构。

1. 适配器模式（Adapter）

适配器模式使对象接口兼容，允许原本由于接口不兼容而不能一起工作的类一起工作。其核心是一个适配器类，用于转换接口。

public class Target { public void request() { // 原始接口请求 } } public class Adapter implements Target { private Adaptee adaptee; public Adapter(Adaptee adaptee) { this.adaptee = adaptee; } @Override public void request() { adaptee SpecificRequest(); } }

2. 装饰器模式（Decorator）

装饰器模式动态地给一个对象添加一些额外的职责，而不改变其接口。其核心是一个抽象装饰器类，以及具体装饰器类实现。

public abstract class Component { public abstract void operation(); } public class ConcreteComponent extends Component { @Override public void operation() { // 实现具体操作 } } public abstract class Decorator extends Component { protected Component component; public Decorator(Component component) { this.component = component; } @Override public void operation() { component.operation(); } }

3. 代理模式（Proxy）

代理模式为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。其核心是一个抽象代理类，以及具体代理类实现。

public interface Subject { void request(); } public class RealSubject implements Subject { @Override public void request() { // 实现具体请求 } } public class Proxy implements Subject { private RealSubject realSubject; public Proxy(RealSubject realSubject) { this.realSubject = realSubject; } @Override public void request() { // 在请求前后添加其他操作 realSubject.request(); } }

三、行为型模式

行为型模式主要关注对象之间的通信，以及对象如何响应这些通信。

1. 职责链模式（Chain of Responsibility）

职责链模式使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求发送者和接收者之间的耦合关系。其核心是一个抽象处理者类，以及具体处理者类实现。

public interface Handler { void handleRequest(int request); } public class ConcreteHandlerA implements Handler { private Handler next; public void setNext(Handler next) { this.next = next; } @Override public void handleRequest(int request) { if (request < 10) { // 处理请求 } else { next.handleRequest(request); } } }

2. 命令模式（Command）

命令模式将请求封装为一个对象，从而允许用户使用不同的请求、队列或日志请求，并支持可撤销的操作。其核心是一个抽象命令类，以及具体命令类实现。

public interface Command { void execute(); } public class ConcreteCommand implements Command { private Receiver receiver; public ConcreteCommand(Receiver receiver) { this.receiver = receiver; } @Override public void execute() { receiver.action(); } }

3. 策略模式（Strategy）

策略模式定义一系列算法，将每个算法封装起来，并使它们可以互相替换。其核心是一个抽象策略类，以及具体策略类实现。

public interface Strategy { void algorithm(); } public class ConcreteStrategyA implements Strategy { @Override public void algorithm() { // 实现策略A } } public class ConcreteStrategyB implements Strategy { @Override public void algorithm() { // 实现策略B } }