设计模式是程序开发中一种重要的设计思想，它提供了一套被广泛认可的解决方案，用于解决在软件开发过程中遇到的常见问题。通过使用设计模式，可以使程序结构更加清晰、可复用、可维护，并提高代码的可读性和可扩展性。
本文将介绍一些常见的设计模式，以及它们在程序开发中的应用场景和解决方案。
1. 单例模式（Singleton Pattern）
单例模式是一种创建型设计模式，用于限制一个类只能实例化一个对象。它在需要共享资源或控制唯一资源时非常有用。通过使用单例模式，可以保证全局只有一个对象实例，并提供一种全局访问的方式。
应用场景：
- 日志对象
- 数据库连接对象
- 配置文件管理对象
实现方式：
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
2. 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
抽象工厂模式是一种创建型设计模式，用于提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。它可以根据客户端的需求创建不同的对象。
应用场景：
- UI框架，根据不同的操作系统创建对应的UI元素
- 数据库访问层，根据不同的数据库类型创建不同的数据库连接对象
实现方式：
public interface AbstractFactory {
Button createButton();
TextField createTextField();
}
public class WindowsFactory implements AbstractFactory {
public Button createButton() {
return new WindowsButton();
}
public TextField createTextField() {
return new WindowsTextField();
}
}
public class LinuxFactory implements AbstractFactory {
public Button createButton() {
return new LinuxButton();
}
public TextField createTextField() {
return new LinuxTextField();
}
}
3. 观察者模式（Observer Pattern）
观察者模式是一种行为型设计模式，用于在对象之间定义一种一对多的依赖关系，当一个对象状态发生变化时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。
应用场景：
- GUI框架中，当用户操作按钮时，相关的监听者会收到通知并处理
- 股票市场中，当某只股票价格发生变化时，相关的观察者会收到通知并进行交易
实现方式：
public interface Observer {
void update();
}
public interface Subject {
void attach(Observer observer);
void detach(Observer observer);
void notifyObservers();
}
public class ConcreteSubject implements Subject {
private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
public void attach(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
public void detach(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
public void notifyObservers() {
for(Observer observer : observers) {
observer.update();
}
}
}
4. 策略模式（Strategy Pattern）
策略模式是一种行为型设计模式，用于定义一系列算法，并将每个算法封装到具有共同接口的独立类中，使它们可以互相替换。
应用场景：
- 排序算法，在不同场景下使用不同的排序算法
- 支付方式选择，根据用户需求选择合适的支付方式
实现方式：
public interface Strategy {
void execute();
}
public class BubbleSortStrategy implements Strategy {
public void execute() {
// 实现冒泡排序算法
}
}
public class QuickSortStrategy implements Strategy {
public void execute() {
// 实现快速排序算法
}
}
public class Context {
private Strategy strategy;
public Context(Strategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public void execute() {
strategy.execute();
}
}
以上只是几种常见的设计模式，实际上还有很多其他的设计模式，如工厂方法模式、适配器模式、装饰器模式等等。掌握这些设计模式可以帮助开发人员更好地编写可扩展、可维护的代码，并提高开发效率及质量。因此，学习和理解设计模式是每个程序开发者都应该具备的能力。
本文来自极简博客，作者：智慧探索者，转载请注明原文链接：程序开发中常见的设计模式介绍
