java24种设计模式介绍与6大设计原则

### Java24种设计模式与6大设计原则详解 #### 一、设计模式概述 设计模式是在软件设计过程中，为了解决特定问题而形成的最佳实践。它们提供了在各种情况下解决问题的标准化方法，使得开发人员能够复用解决方案，提高代码质量，并简化复杂的软件系统的设计过程。本文将详细介绍24种Java设计模式及其应用场景。 #### 二、24种设计模式详解 ##### 1. **策略模式【Strategy Pattern】** 策略模式定义了一系列算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以互相替换。该模式让算法独立于使用它的客户。例如，在给定的示例中，刘备过江迎娶孙尚香时，诸葛亮给了赵云三个锦囊妙计，这实际上是一种策略模式的应用。这些锦囊可以看作是一系列算法，当遇到特定情况时，赵云会根据诸葛亮提供的“策略”来解决问题。在Java中，可以通过定义一个策略接口并实现多个具体策略来实现这一模式。 ```java // 策略接口 public interface IStrategy { void operate(); } // 具体策略之一 public class BackDoor implements IStrategy { public void operate() { System.out.println("找乔国老帮忙，使孙权不能杀刘备"); } } ``` 在实际应用中，策略模式可以帮助我们在运行时动态选择算法，从而提高系统的灵活性。 ##### 2. **代理模式【Proxy Pattern】** 代理模式为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。这种模式可以在不改变原始类的情况下增加额外的功能。例如，可以用来处理远程调用、创建开销大的对象或者控制对某些对象的访问权限等。 ##### 3. **单例模式【Singleton Pattern】** 确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这种模式常用于日志记录、数据库连接池、线程池等场景，以避免资源浪费和提高性能。 ##### 4. **多例模式【Multiton Pattern】** 多例模式是单例模式的一个变体，它允许一个类有多个实例，并且可以根据某种标识获取这些实例。这种模式适用于需要根据不同的标识符返回不同实例的情况。 ##### 5. **工厂方法模式【Factory Method Pattern】** 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。工厂方法模式允许子类决定实例化哪一个类，从而支持扩展而无需修改现有代码。 ##### 6. **抽象工厂模式【Abstract Factory Pattern】** 提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，无须指定它们具体的类。与工厂方法模式相比，抽象工厂模式更关注一组相关的产品，而不是单一产品。 ##### 7. **门面模式【Facade Pattern】** 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，门面模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。这种模式简化了复杂的系统，并对外部提供了一个简单的接口。 ##### 8. **适配器模式【Adapter Pattern】** 将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。 ##### 9. **模板方法模式【Template Method Pattern】** 定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。 ##### 10. **建造者模式【Builder Pattern】** 将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。适用于创建复杂的对象，特别是当对象的构造过程变得复杂时。 ##### 11. **桥梁模式【Bridge Pattern】** 将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。这种模式非常适合于实现细节的变化不影响客户端。 ##### 12. **命令模式【Command Pattern】** 将一个请求封装为一个对象，从而使用户可用不同的请求对客户端进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。 ##### 13. **装饰模式【Decorator Pattern】** 动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰模式比生成子类更为灵活。 ##### 14. **迭代器模式【Iterator Pattern】** 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。 ##### 15. **组合模式【Composite Pattern】** 将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。 ##### 16. **观察者模式【Observer Pattern】** 定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。 ##### 17. **责任链模式【Chain of Responsibility Pattern】** 使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。 ##### 18. **访问者模式【Visitor Pattern】** 表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。 ##### 19. **状态模式【State Pattern】** 允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。 ##### 20. **原型模式【Prototype Pattern】** 用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。 ##### 21. **中介者模式【Mediator Pattern】** 用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。 ##### 22. **解释器模式【Interpreter Pattern】** 给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。 ##### 23. **享元模式【Flyweight Pattern】** 运用共享技术来有效地支持大量细粒度的对象。 ##### 24. **备忘录模式【Memento Pattern】** 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。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。 #### 三、六大设计原则 设计模式的应用需要遵循一定的设计原则，以下是六大常用的设计原则： ##### 1. **单一职责原则【Single Responsibility Principle】** 一个类应该只有一个引起它变化的原因。即一个类只负责一项职责。 ##### 2. **里氏替换原则【Liskov Substitution Principle】** 子类型必须能够替换掉它们的基类型。即任何基类出现的地方，子类一定可以出现。 ##### 3. **依赖倒置原则【Dependence Inversion Principle】** 高层次的模块不应该依赖于低层次的模块，二者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。 ##### 4. **接口隔离原则【Interface Segregation Principle】** 客户端不应该被迫依赖它不需要的接口；即一个类对另一个类的依赖应该是建立在最小的接口上的。 ##### 5. **迪米特法则【Law of Demeter】** 一个对象应该对其他对象保持最少的了解，即仅与直接的朋友通信。 ##### 6. **开闭原则【Open-Closed Principle】** 软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。即软件实体应尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展。 遵循这些设计原则可以更好地指导我们如何合理地设计系统，避免未来出现不必要的问题。