Java 中的设计模式是什么？

设计模式是软件设计中常见问题的可重用解决方案。它们代表了可应用于软件开发中各种情况的最佳实践，特别是像 Java 这样的面向对象编程。

设计模式的类型

• 创建模式： 处理对象创建机制。
• 结构模式： 关注类和对象的组成方式。
• 行为模式： 关注对象之间的通信。

设计模式的用途

• 提高代码的可重用性。
• 提高代码可读性和可维护性。
• 促进开发者之间的沟通。

设计模式示例

1. 单例模式

    public class Singleton {
        private static Singleton instance;

        private Singleton() {}

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

优点：

• 对单个实例的受控访问。
• 通过防止多个实例来节省内存。

缺点：

• 由于全局状态而难以测试。
• 可能导致紧密耦合。

2. 观察者模式

    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;

    interface Observer {
        void update(String message);
    }

    class Subject {
        private List observers = new ArrayList();

        public void addObserver(Observer observer) {
            observers.add(observer);
        }

        public void notifyObservers(String message) {
            for (Observer observer : observers) {
                observer.update(message);
            }
        }
    }

优点：

• 促进主体和观察者之间的松耦合。
• 可轻松扩展新观察者。

缺点：

• 如果有很多观察者，性能会很差。
• 由于间接通信而难以调试。

3. 建造者模式

    class Product {
        private String part1;
        private String part2;

        public void setPart1(String part1) { this.part1 = part1; }
        public void setPart2(String part2) { this.part2 = part2; }
    }

    class Builder {
        private Product product = new Product();

        public Builder buildPart1(String part1) {
            product.setPart1(part1);
            return this;
        }

        public Builder buildPart2(String part2) {
            product.setPart2(part2);
            return this;
        }

        public Product build() {
            return product;
        }
    }

优点：

• 简化复杂对象的创建。
• 使代码更具可读性和可维护性。

缺点：

• 通过多个构建器类增加复杂性。
• 对于简单的对象来说可能有点过分了。

4.工厂模式

    interface Shape {
       void draw();
    }

    class Circle implements Shape {
       public void draw() { System.out.println("Drawing a Circle"); }
    }

    class Rectangle implements Shape {
       public void draw() { System.out.println("Drawing a Rectangle"); }
    }

    class ShapeFactory {
       public Shape getShape(String shapeType) {
          if (shapeType == null) return null;
          if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) return new Circle();
          if (shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")) return new Rectangle();
          return null;
       }
    }

优点：

• 封装对象创建逻辑。
• 无需修改现有代码即可轻松扩展新形状。

缺点：

• 添加额外的类，这会增加复杂性。
• 如果使用不当，可能会导致工厂类激增。

四人帮 (GoF)

“四人帮”指的是有影响力的书《设计模式：可重用面向对象软件的元素》的作者。作者——Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides——介绍了 23 种经典设计模式，这些模式已成为软件工程的基础。

结论

设计模式是 Java 编程中的重要工具，可帮助开发人员创建健壮且可维护的系统。了解它们的用途、优点和缺点对于有效的软件设计至关重要。四人帮的贡献为有效应用这些模式提供了坚实的基础。