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Java 23种设计模式分类概括以及应用介绍

news 2025/8/12 0:37:57

话不多说进入正题~

创建型模式：5种

单例模式（Singleton Pattern）
确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点，它的主要目的是限制类的实例化并确保所有代码都共享相同的实例。
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应用：Runtime类、数据库连接池、Spring Bean的单例模式，日志工具比如SLF4J，它们都只有一个全局对象

工厂模式（Factory Pattern）
将对象的实例化过程封装在一个工厂类中。通过使用工厂方法，可以根据需要创建不同类型的对象，而无需暴露具体的实例化逻辑
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应用：Spring框架中的BeanFactory和ApplicationContex。它们负责创建和管理对象的实例，并将对象的创建逻辑封装在工厂类中，客户端通过工厂类获取所需的对象实例。

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
抽象工厂模式提供了一种方式来创建一系列相关对象的接口，而无需指定具体的类
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应用：JDBC API中的Connection接口和DriverManager类。Connection接口代表数据库连接对象的抽象，而DriverManager类充当了抽象工厂，负责创建特定数据库厂商的连接对象（比如Oracle、MySQL）

建造者模式（Builder Pattern）
用于创建复杂对象，通过将对象的构建过程分解为多个步骤，使得同样的构建过程可以创建不同的表示
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应用：StringBuilder和StringBuffer类，它们通过提供一系列方法来动态构建字符串对象，允许按照特定的顺序添加、修改和组装字符串

原型模式（Prototype Pattern）
创建对象的克隆，通过复制现有对象的属性来创建新的对象，而无需通过实例化来创建。它能够提供一种更高效、更灵活的对象创建方式
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应用：Java的Cloneable接口，实现它就具备了原型模式的能力，clone()方法会创建并返回一个新的对象副本，该副本拥有与原始对象相同的属性值。

结构型模式（Structural Patterns）： 7种

适配器模式（Adapter Pattern）
(适配器类) 将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口，使得原本由于接口不兼容而无法一起工作的类可以协同工作
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应用：Java集合之间的转换、IO流，比如InputStreamReader（将字节流转为字符流）

桥接模式（Bridge Pattern）
将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立地变化
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应用：JDBC，抽象部分表示数据库连接的抽象接口，实现部分表示不同数据库的具体实现，而桥接接口充当连接抽象和实现的桥梁

组合模式（Composite Pattern）
通过使用相同的接口来处理单个对象和组合对象，组合模式使得客户端可以一致地对待它们
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应用：Swing框架中的组件，各种UI组件（如按钮、文本框等）都可以作为单个对象，也可以组合

装饰器模式（Decorator Pattern）
在不改变现有对象结构的情况下，动态地将新功能附加到对象上
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应用：IO流的设计

外观模式（Facade Pattern）
为复杂子系统提供一个简化的接口，以便客户端能够更轻松地使用该系统
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应用：URL类，提供了一个简单的接口来处理URL的各种操作，隐藏了底层复杂的网络通信细节

享元模式（Flyweight Pattern）
通过共享对象来最大程度地减少内存使用和提高性能，通过创建一个工厂类来管理共享对象，并在需要时返回已存在的对象或创建新对象
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应用：字符串常量池

代理模式（Proxy Pattern）
通过创建一个代理对象，控制对原始对象的访问。可以在访问原始对象之前或之后添加额外的逻辑，从而实现对原始对象的控制和扩展
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应用：Java动态代理。在运行时动态地创建代理对象，通过代理对象来间接访问原始对象的方法和属性

行为型模式： 11种

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）
将请求发送者和接收者解耦，通过将多个对象组成一条责任链，依次处理请求，直到有一个对象能够处理它为止
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应用：Servlet中的过滤器（Filter）、 Spring框架中的拦截器（Interceptor）

命令模式（Command Pattern）
将请求封装成一个对象，使得可以用不同的请求对客户端进行参数化。
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应用：线程池（ThreadPoolExecutor）每个任务被封装为一个命令对象，线程池通过条件来调度。RabbitMQ每个消息被封装为一个命令对象

解释器模式（Interpreter Pattern）
该模式用于解释语言的语法或表达式，它定义了一个表达式接口，通过解释器来解释并执行特定的语法规则
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应用：Java正则表达式、 XPath解析器、EL表达式

迭代器模式（Iterator Pattern）
提供了一种顺序访问聚合对象中各个元素的方法，而无需暴露聚合对象的内部表示
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应用：Java集合框架的迭代器，IO流（readLine()方法）、ResultSet对象的next()方法

中介者模式（Mediator Pattern）
通过一个中介者对象来封装一系列对象之间的交互，使得对象之间不需要显式地相互引用，从而降低了耦合度
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应用：JVM垃圾回收器、ApplicationContext：负责组件之间的通信和协调

备忘录模式（Memento Pattern）
保存对象的内部状态，并在需要时恢复到之前的状态，提供了一种捕获和恢复对象状态的机制
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应用：Java事务管理（JTA）

观察者模式（Observer Pattern）
定义了一种一对多的依赖关系，使得多个观察者对象可以同时监听一个主题对象，当主题对象发生变化时，会通知所有观察者对象进行更新
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应用：Java事件模型（EventObject）中的事件和监听器， Java消息服务（JMS）中消息的发布和订阅机制

状态模式（State Pattern）
允许对象在内部状态改变时改变它的行为，使得对象在不同状态下可以有不同的行为
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应用：Java线程生命周期（Thread Lifecycle）、Java网络编程中的套接字（Socket）、JVM中的垃圾回收器（Garbage Collector）、Spring中的Bean生命周期

策略模式（Strategy Pattern）
该模式定义了一系列算法，并将每个算法封装到可互换的策略对象中，使得算法可以独立于使用它的客户端进行变化
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应用：Java集合框架的比较器（Comparator）、Spring的事务管理器（TransactionManager）、Java线程调度器