工作中最常用的 8 种设计模式 - 文章 - 开发者社区

大家好，我是苏三，又跟大家见面了。

前言

设计模式在我们日常的软件开发中无处不在，它们帮助我们编写更易扩展、更具可读性的代码。

今天结合我实际工作场景和源码实例，跟大家一起聊聊工作中最常用的8种设计模式，希望对你会有所帮助。

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单例模式

单例模式确保一个类只有一个实例，通常用于管理共享资源，如配置、缓存、线程池等。

代码实现：双重检查锁
这是单例模式的标准写法，既保证线程安全，又避免性能损耗。


        
          
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;  
    }  
}

JDK 中的应用：

java.lang.Runtime.getRuntime()
java.util.logging.Logger

Spring 中的应用：
Spring 的 Bean 默认是单例模式。可以通过 @Scope("prototype") 将其改为多例。

工厂模式

工厂模式用于封装对象的创建逻辑，特别是当类实例化过程复杂时，可以降低耦合度。

代码实现：简单工厂
以支付系统为例，不同支付方式需要不同的对象。


        
          
public class PaymentFactory {  
    public static Payment createPayment(String type) {  
        switch (type) {  
            case "AliPay":  
                return new AliPay();  
            case "WeChatPay":  
                return new WeChatPay();  
            default:  
                throw new IllegalArgumentException("Unknown payment type");  
        }  
    }  
}

JDK 中的应用：

java.util.Calendar.getInstance()
javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory.newInstance()

Spring 中的应用：

BeanFactory 和 ApplicationContext 都是工厂模式的体现。

策略模式

策略模式将不同算法封装为独立类，并允许在运行时选择不同的策略。

代码实现：促销策略
以电商促销为例，支持满减、打折等多种策略。


        
          
public interface PromotionStrategy {  
    void applyPromotion();  
}  
  
public class DiscountStrategy implements PromotionStrategy {  
    @Override  
    public void applyPromotion() {  
        System.out.println("Applying discount...");  
    }  
}  
  
public class PromotionContext {  
    private PromotionStrategy strategy;  
  
    public PromotionContext(PromotionStrategy strategy) {  
        this.strategy = strategy;  
    }  
  
    public void executePromotion() {  
        strategy.applyPromotion();  
    }  
}

JDK 中的应用：

java.util.Comparator 是典型的策略模式。

Spring 中的应用：

事务管理（TransactionManager），支持编程式和声明式事务。

代理模式

代理模式通过代理对象控制对目标对象的访问，常用于权限控制、日志记录等场景。

代码实现：静态代理
模拟对一个服务的权限控制。


        
          
public interface Service {  
    void execute();  
}  
  
public class RealService implements Service {  
    @Override  
    public void execute() {  
        System.out.println("Executing real service...");  
    }  
}  
  
public class ServiceProxy implements Service {  
    private RealService realService;  
  
    @Override  
    public void execute() {  
        System.out.println("Checking permissions...");  
        if (realService == null) {  
            realService = new RealService();  
        }  
        realService.execute();  
    }  
}

JDK 中的应用：

动态代理 java.lang.reflect.Proxy
RMI（远程方法调用）

Spring 中的应用：

AOP（面向切面编程）广泛使用代理模式。

观察者模式

观察者模式定义一对多的依赖，当一个对象状态变化时，所有依赖它的对象都会收到通知。

代码实现：事件通知
模拟微博用户的粉丝通知。


        
          
public interface Observer {  
    void update(String message);  
}  
  
public class User implements Observer {  
    private String name;  
  
    public User(String name) {  
        this.name = name;  
    }  
  
    @Override  
    public void update(String message) {  
        System.out.println(name + " received message: " + message);  
    }  
}  
  
public class Weibo {  
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();  
  
    public void follow(Observer observer) {  
        observers.add(observer);  
    }  
  
    public void post(String message) {  
        for (Observer observer : observers) {  
            observer.update(message);  
        }  
    }  
}

JDK 中的应用：

java.util.Observer 和 java.util.Observable
javax.swing.event.ChangeListener

Spring 中的应用：

ApplicationEvent 和 ApplicationListener 是典型实现。

装饰器模式

装饰器模式在不改变原始类的基础上，动态扩展其功能。

代码实现：咖啡加料
模拟一个咖啡订单系统，可以动态加料。


        
          
public interface Coffee {  
    String getDescription();  
    double getCost();  
}  
  
public class SimpleCoffee implements Coffee {  
    @Override  
    public String getDescription() {  
        return "Simple Coffee";  
    }  
  
    @Override  
    public double getCost() {  
        return 5.0;  
    }  
}  
  
public class MilkDecorator implements Coffee {  
    private Coffee coffee;  
  
    public MilkDecorator(Coffee coffee) {  
        this.coffee = coffee;  
    }  
  
    @Override  
    public String getDescription() {  
        return coffee.getDescription() + ", Milk";  
    }  
  
    @Override  
    public double getCost() {  
        return coffee.getCost() + 1.5;  
    }  
}

JDK 中的应用：

java.io.BufferedInputStream 和 java.io.BufferedOutputStream

Spring 中的应用：

BeanPostProcessor 用于动态修改 Bean 的行为。

模板方法模式

模板方法模式定义一个算法的骨架，把具体的实现留给子类。

代码实现：任务执行模板
模拟定时任务的执行流程。


        
          
public abstract class Task {  
    public final void execute() {  
        init();  
        doWork();  
        cleanup();  
    }  
  
    protected abstract void init();  
    protected abstract void doWork();  
    protected void cleanup() {  
        System.out.println("Default cleanup...");  
    }  
}  
  
public class DataProcessingTask extends Task {  
    @Override  
    protected void init() {  
        System.out.println("Initializing data...");  
    }  
  
    @Override  
    protected void doWork() {  
        System.out.println("Processing data...");  
    }  
}

JDK 中的应用：

java.util.AbstractList 和 java.util.AbstractMap

Spring 中的应用：

JdbcTemplate 和 RestTemplate

建造者模式

建造者模式用于创建复杂对象，特别是当对象有多个可选参数时。

代码实现：构建 HTTP 请求


        
          
public class HttpRequest {  
    private String method;  
    private String url;  
    private String body;  
  
    private HttpRequest(Builder builder) {  
        this.method = builder.method;  
        this.url = builder.url;  
        this.body = builder.body;  
    }  
  
    public static class Builder {  
        private String method;  
        private String url;  
        private String body;  
  
        public Builder method(String method) {  
            this.method = method;  
            return this;  
        }  
  
        public Builder url(String url) {  
            this.url = url;  
            return this;  
        }  
  
        public Builder body(String body) {  
            this.body = body;  
            return this;  
        }  
  
        public HttpRequest build() {  
            return new HttpRequest(this);  
        }  
    }  
}

JDK 中的应用：

StringBuilder
Stream.Builder

Spring 中的应用：

UriComponentsBuilder 用于构建 URI。

总结

这些设计模式不仅在日常开发中有着广泛应用，更在 JDK 和 Spring 中深度体现。

了解它们的本质和应用场景，能够让我们写出更优雅、更健壮的代码。

下次再遇到类似问题时，希望你能得心应手地选择合适的模式！

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