開篇語

哈嘍，各位小伙伴們，你們好呀，我是喵手。運營社區：C站/掘金/騰訊云/阿里云/華為云/51CTO；歡迎大家常來逛逛

??今天我要給大家分享一些自己日常學習到的一些知識點，并以文字的形式跟大家一起交流，互相學習，一個人雖可以走的更快，但一群人可以走的更遠。

??我是一名后端開發愛好者，工作日常接觸到最多的就是Java語言啦，所以我都盡量抽業余時間把自己所學到所會的，通過文章的形式進行輸出，希望以這種方式幫助到更多的初學者或者想入門的小伙伴們，同時也能對自己的技術進行沉淀，加以復盤，查缺補漏。

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前言

設計模式，是面向對象設計中的“秘籍”，幫助我們解決程序設計中遇到的一些常見問題。它們是基于多年開發經驗總結出來的解決方案，不僅能提升代碼的復用性、可維護性和擴展性，還能使我們在開發過程中避免重復造輪子。在Java中，設計模式的應用更是幾乎無處不在，幫助我們優化架構、提升開發效率。

今天我們將重點講解幾個常見的設計模式，具體包括單例模式、工廠模式，以及其他一些經典的設計模式，如觀察者模式、策略模式和適配器模式。在這個過程中，我們不僅要知道“為什么”使用這些模式，更要知道“如何”使用它們。

1. 單例模式：確保全局只有一個實例

單例模式是一個非常常見的設計模式，它的核心思想是：保證一個類只有一個實例，并提供一個全局的訪問點。這個模式特別適用于控制資源的使用，比如數據庫連接池、線程池等。單例模式不僅能避免多個實例造成的資源浪費，還能控制類的實例化過程，確保一致性。

1.1 餓漢式單例

餓漢式單例是在類加載時就創建單例對象，因此它是線程安全的，且實現簡單。但是，這種方式缺點在于，不管是否需要該實例，類加載時就會進行實例化。

public class Singleton {// 在類加載時初始化實例private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();// 私有化構造函數private Singleton() {}// 提供公共方法獲取實例public static Singleton getInstance() {return INSTANCE;}
}

這種方式的缺點是：如果你只在某些情況下需要這個單例實例，它依然會在類加載時就創建好，這可能造成性能上的浪費。不過，它在高并發場景下是線程安全的。

1.2 懶漢式單例

懶漢式單例則是在需要的時候才實例化對象，這樣可以避免不必要的資源浪費。然而，懶漢式單例在并發場景下存在問題，可能導致多線程下創建多個實例。

public class Singleton {// 聲明靜態變量，但不初始化private static Singleton instance;// 私有化構造函數private Singleton() {}// 提供公共方法獲取實例public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

上面的代碼在多線程環境下會出現問題，如果多個線程同時進入getInstance()方法，可能會導致多個實例的創建。為了避免這種情況，我們使用sychronized進行同步。但是，性能上并不是最優。

1.3 雙重檢查鎖定（DCL）

雙重檢查鎖定（Double-Checked Locking）是為了優化懶漢式單例的性能問題。它通過兩次檢查instance是否為空，第一次檢查是在同步塊外部，第二次檢查則是在同步塊內部。這種方式既能保證線程安全，又能避免每次都進行同步，提升了性能。

public class Singleton {private static volatile Singleton instance;// 私有化構造函數private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

volatile關鍵字用于保證instance變量在多線程環境下的可見性，確保所有線程都能看到最新的instance值。雙重檢查鎖定提供了較高的性能，是懶漢式單例的優化版本。

2. 工廠模式：簡化對象創建

工廠模式是一種創建對象的設計模式，目的是為了將對象的創建過程與使用過程分離，從而提高代碼的可維護性和擴展性。工廠模式的基本思想是定義一個用于創建對象的接口，由具體的工廠類實現該接口。

2.1 簡單工廠模式

簡單工廠模式又叫靜態工廠方法，它通過一個工廠類來決定哪個類的實例應該被創建。工廠類根據不同的條件（如傳入的參數）來返回不同的對象。

public class AnimalFactory {public static Animal createAnimal(String type) {if ("Dog".equals(type)) {return new Dog();} else if ("Cat".equals(type)) {return new Cat();}return null;}
}

在這個簡單的工廠模式中，AnimalFactory類根據傳入的type來決定返回哪個具體的動物實例。該模式的缺點是，如果新增了一個Animal子類，我們需要修改工廠方法，違背了開閉原則。

2.2 工廠方法模式

工廠方法模式是對簡單工廠模式的進一步抽象。每一個具體的工廠都繼承自一個抽象工廠類，通過不同的工廠來創建對象。這樣一來，當需要新增一個產品時，我們只需要新增一個工廠類，而不需要修改原有代碼，符合開閉原則。

public abstract class AnimalFactory {public abstract Animal createAnimal();
}public class DogFactory extends AnimalFactory {@Overridepublic Animal createAnimal() {return new Dog();}
}public class CatFactory extends AnimalFactory {@Overridepublic Animal createAnimal() {return new Cat();}
}

2.3 抽象工廠模式

抽象工廠模式進一步擴展了工廠方法模式，它不僅能生產一個產品類別的對象，還能生產多個相關的對象。例如，一個“動物工廠”可能不僅僅生產狗、貓，還可以生產它們的相關對象，如“狗的玩具”或“貓的食品”。

public interface AnimalFactory {Animal createAnimal();Toy createToy();
}public class DogFactory implements AnimalFactory {public Animal createAnimal() {return new Dog();}public Toy createToy() {return new DogToy();}
}

通過這種方式，我們不僅可以創建不同類型的動物，還能創建與動物相關的產品。抽象工廠模式使得我們能夠在多個產品族之間進行切換，且能夠擴展更多產品類別而無需修改現有代碼。

3. 其他設計模式

3.1 觀察者模式

觀察者模式是一種行為型設計模式，主要用于對象間的一對多關系，當一個對象的狀態發生改變時，所有依賴它的對象都會得到通知并自動更新。觀察者模式廣泛應用于事件驅動系統，比如GUI系統中的事件監聽，或者消息推送等場景。

public interface Observer {void update(String message);
}public class ConcreteObserver implements Observer {private String name;public ConcreteObserver(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println(name + " received: " + message);}
}public class Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();public void addObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}public void notifyObservers(String message) {for (Observer observer : observers) {observer.update(message);}}
}

3.2 策略模式

策略模式是一種行為型設計模式，定義了一系列算法，并將每一個算法封裝起來，使它們可以互相替換。策略模式讓算法的變化獨立于使用算法的客戶。

public interface PaymentStrategy {void pay();
}public class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {@Overridepublic void pay() {System.out.println("Paying with Credit Card");}
}public class PayPalPayment implements PaymentStrategy {@Overridepublic void pay() {System.out.println("Paying with PayPal");}
}

3.3 適配器模式

適配器模式是一種結構型設計模式，允許我們將一個類的接口轉換成客戶希望的另一個接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作。

public interface MediaPlayer {void play(String fileName);
}public class AudioPlayer implements MediaPlayer {@Overridepublic void play(String fileName) {System.out.println("Playing audio: " + fileName);}
}public interface AdvancedMediaPlayer {void playMP4(String fileName);
}public class MP4Player implements AdvancedMediaPlayer {@Overridepublic void playMP4(String fileName) {System.out.println("Playing MP4: " + fileName);}
}public class MediaAdapter implements MediaPlayer {private AdvancedMediaPlayer advancedMusicPlayer;public MediaAdapter(AdvancedMediaPlayer advancedMusicPlayer) {this.advancedMusicPlayer = advancedMusicPlayer;}@Overridepublic void play(String fileName) {advancedMusicPlayer.playMP4(fileName);}
}

4. 結語

設計模式的應用，可以幫助我們更好地管理復雜的系統結構，提升代碼的靈活性、可維護性和可擴展性。在實際開發中，根據具體需求合理選用不同的設計模式，能讓我們的代碼更加優雅和高效。希望今天的內容能幫助你對這些經典設計模式有更深入的理解，并在實際開發中游刃有余地運用它們！

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文末

好啦，以上就是我這期的全部內容，如果有任何疑問，歡迎下方留言哦，咱們下期見。

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學習不分先后，知識不分多少；事無巨細，當以虛心求教；三人行，必有我師焉！！！

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