摘要：設計模式是軟件工程中解決常見問題的經典方案。本文結合Java語言特性，深入解析常用設計模式的核心思想、實現方式及實際應用場景，幫助開發者提升代碼質量和可維護性。

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一、設計模式概述

1.1 什么是設計模式？

設計模式（Design Pattern）是經過驗證的、可重復使用的代碼設計經驗總結，分為創建型、結構型和行為型三大類，共23種經典模式。

1.2 學習設計模式的意義

• 提高代碼復用性
• 增強系統擴展性
• 提升團隊協作效率
• 優化代碼結構

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二、創建型模式實踐

2.1 單例模式（Singleton）

場景：全局唯一對象（如配置管理器）

public class Singleton {private static volatile Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

特點：雙重檢查鎖實現線程安全

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2.2 工廠模式（Factory）

場景：對象創建邏輯封裝

interface Shape {void draw();
}class Circle implements Shape {public void draw() {System.out.println("繪制圓形");}
}class ShapeFactory {public Shape getShape(String type) {if ("CIRCLE".equalsIgnoreCase(type)) {return new Circle();}return null;}
}

優勢：解耦客戶端與具體實現類

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三、結構型模式解析

3.1 適配器模式（Adapter）

場景：接口兼容轉換

class LegacySystem {public void legacyRequest() {System.out.println("舊系統請求");}
}interface NewSystem {void request();
}class Adapter implements NewSystem {private LegacySystem legacy = new LegacySystem();public void request() {legacy.legacyRequest();}
}

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3.2 裝飾器模式（Decorator）

場景：動態擴展功能

interface Coffee {double getCost();
}class BasicCoffee implements Coffee {public double getCost() { return 2.0; }
}abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {protected Coffee decoratedCoffee;public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {this.decoratedCoffee = coffee;}
}class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {public MilkDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}public double getCost() {return super.decoratedCoffee.getCost() + 0.5;}
}

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四、行為型模式應用

4.1 觀察者模式（Observer）

場景：事件驅動系統

interface Observer {void update(String message);
}class ConcreteObserver implements Observer {public void update(String message) {System.out.println("收到通知：" + message);}
}class Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();public void addObserver(Observer o) {observers.add(o);}public void notifyObservers(String message) {observers.forEach(o -> o.update(message));}
}

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4.2 策略模式（Strategy）

場景：算法靈活切換

interface PaymentStrategy {void pay(double amount);
}class AlipayStrategy implements PaymentStrategy {public void pay(double amount) {System.out.println("支付寶支付：" + amount);}
}class PaymentContext {private PaymentStrategy strategy;public void setStrategy(PaymentStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void executePayment(double amount) {strategy.pay(amount);}
}

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五、模式選擇指南

模式類型	典型場景	常用模式
創建型	對象創建管理	工廠、單例、建造者
結構型	類/對象組合	適配器、代理、裝飾器
行為型	對象交互	觀察者、策略、模板方法