Java设计模式:23种设计模式全面解析(超级详细)

Java设计模式是在软件开发过程中经过多年实践总结出来的一套经典的解决问题的方法。它们通过提供一种已经被证实有效的解决方案来帮助开发者解决常见的软件设计问题。目前，Java设计模式已经发展到了23种，每种都有其独特的优缺点和适用场景。本文将着重介绍这23种设计模式，并使用案例来说明其用法和效果。

一、创建型设计模式

1. 单例模式

单例模式保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这样可以限制实例的数量，节省系统资源。比如，只能有一个数据库连接对象。

2. 工厂方法模式

工厂方法模式定义一个创建对象的接口，但让子类决定具体要实例化的类。这样可以将对象的创建和使用解耦。比如，一个日志记录器的工厂可以返回不同的日志记录器。

3. 抽象工厂模式

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族。这样可以确保一组对象被一起创建、使用，并且能够保持一致性。比如，一个GUI工厂可以创建按钮和文本框。

4. 建造者模式

建造者模式将一个复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。这样可以以相同的构建步骤构建多个不同的对象。比如，创建一份电脑需要选择CPU、内存等组件。

5. 原型模式

原型模式通过复制已有对象来创建新的对象，从而避免了创建过程的复杂性。这样可以提高创建对象的效率，同时避免了构造函数中可能出现的问题。比如，可以通过复制一个模板对象来创建多个相似的对象。

二、结构型设计模式

6. 适配器模式

适配器模式将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口。这样可以使得原本由于接口不兼容而不能在一起工作的类可以一起工作。比如，将一个USB接口转换成一个PS/2接口。

7. 桥接模式

桥接模式将抽象部分和实现部分分离，使得它们可以独立变化。这样可以降低它们之间的耦合度，从而提高系统的灵活性。比如，可以将手机操作系统和硬件进行分离。

8. 组合模式

组合模式将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。这样可以使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性。比如，可以创建一个菜单，其中包含了菜单项和子菜单。

9. 装饰者模式

装饰者模式通过动态地为对象添加额外的功能，而不需要修改原有的类。这样可以提高系统的灵活性，同时保持原有类的简洁性。比如，可以为一个窗口添加滚动条。

10. 外观模式

外观模式提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口。这样可以简化客户端与子系统之间的交互，提高系统的易用性。比如，可以为客户端提供一个对外接口，隐藏内部的复杂逻辑。

11. 享元模式

享元模式通过共享对象来有效地支持大量的细粒度的对象。这样可以减少内存和对象创建的开销，提高系统的性能。比如，可以共享一个字体对象，而不是为每个字体创建一个对象。

12. 代理模式

代理模式为另一个对象提供一个替身或占位符，以控制对这个对象的访问。这样可以在不修改原有代码的情况下，增加额外的功能。比如，可以通过代理对象进行权限控制。

三、行为型设计模式

13. 模板方法模式

模板方法模式定义一个算法的骨架，而将步骤的具体实现延迟到子类中。这样可以使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义某些步骤的实现。比如，可以定义一个算法来制作咖啡和茶，然后在子类中重写饮料的具体实现。

14. 命令模式

命令模式将请求封装成一个对象，从而可以将请求的发送者和请求的接收者解耦。这样可以使得请求的发送者不需要知道请求的接收者的具体情况。比如，可以将一个按钮点击事件封装成一个命令对象。

15. 迭代器模式

迭代器模式提供一种在不暴露对象内部表示的情况下，顺序访问一个聚合对象中的元素的方法。这样可以统一遍历的方式，同时又可以保持聚合对象的封装性。比如，可以通过迭代器遍历一个列表的元素。

16. 观察者模式

观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，使得当一个对象的状态发生改变时，所有依赖它的对象都会自动更新。这样可以实现对象间的解耦。比如，可以为一个主题添加多个观察者，并在主题状态发生改变时通知观察者。

17. 中介者模式

中介者模式用一个中介对象来封装一系列对象的交互，从而使得它们之间的交互不需要互相直接引用。这样可以减少对象之间的耦合度，提高系统的灵活性。比如，可以使用中介者来协调多个同事类的通信。

18. 备忘录模式

备忘录模式通过在不破坏封装性的前提下，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，以后就可以恢复到这个状态。比如，可以通过备忘录保存一个游戏的进度。

19. 解释器模式

解释器模式定义了一种语言的文法，并且定义一个解释器来解释这个语言中的句子。这样可以通过解释器执行语法分析、执行计算等操作。比如，可以通过解释器来解析一个数学表达式。

20. 状态模式

状态模式允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。这种模式把对象的行为封装成不同的状态类，并将请求委托给当前的状态对象。比如，可以定义一个电梯的状态，然后根据不同的状态执行不同的动作。

21. 策略模式

策略模式定义了一系列的算法，并将每个算法封装到一个独立的类中，使得它们可以互相替换。这样可以使得算法的变化独立于使用算法的客户端。比如，可以定义一个排序策略，然后根据不同的需求选择不同的策略。

22. 职责链模式

职责链模式将请求的发送者和接收者解耦，并将多个对象连成一个链表，从而按顺序处理请求。这样可以避免请求发送者与接收者之间的耦合，提供一种灵活的处理方式。比如，可以创建一个处理器链来处理不同类型的请求。

23. 访问者模式

访问者模式将数据结构与数据操作分离，使得可以在不修改数据结构的情况下增加新的操作。这样可以提高系统的灵活性和可扩展性。比如，可以定义一个访问者对象来对一个对象结构中的每个元素进行操作。

以上就是Java设计模式的23种，每一种都有其独特的用途和适用场景。通过学习和实践，我们可以更好地理解和应用这些设计模式，从而提高代码的质量和可维护性。希望本文对您有所帮助。 如果你喜欢我们三七知识分享网站的文章， 欢迎您分享或收藏知识分享网站文章 欢迎您到我们的网站逛逛喔！https://www.ynyuzhu.com/