在軟件開發中，設計模式是一種經過驗證的解決方案，用于解決常見的軟件設計問題。它們提供了一種重用最佳實踐的方法，從而提高代碼的質量和可維護性。

Java 設計模式由 Gang of Four (GoF) 在其經典著作《設計模式：可復用面向對象軟件的基礎》中首次描述。GoF 確定了 23 種設計模式，其中最常用的有：

單例模式

單例模式確保類只有一個實例。它用于創建全局對象或保證訪問唯一資源的場景。

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

工廠方法模式

工廠方法模式定義了一個創建對象的方法，而無需指定其具體類。它允許子類更改創建的實際對象。

public interface ShapeFactory {Shape createShape(String type);
}public class CircleFactory implements ShapeFactory {@Overridepublic Shape createShape(String type) {if (type.equals("CIRCLE")) {return new Circle();}return null;}
}public class SquareFactory implements ShapeFactory {@Overridepublic Shape createShape(String type) {if (type.equals("SQUARE")) {return new Square();}return null;}
}

建造者模式

建造者模式允許我們創建復雜對象，而無需指定其內部表示。它將對象構建過程與表示分離。

public class PersonBuilder {private String name;private int age;private String address;public PersonBuilder setName(String name) {this.name = name;return this;}public PersonBuilder setAge(int age) {this.age = age;return this;}public PersonBuilder setAddress(String address) {this.address = address;return this;}public Person build() {return new Person(name, age, address);}
}public class Person {private String name;private int age;private String address;private Person(String name, int age, String address) {this.name = name;this.age = age;this.address = address;}
}

代理模式

代理模式提供了一個對象與另一個對象交互的替代方式。它可以用于控制對原始對象的訪問、增加功能或提供遠程調用。

public interface Image {void display();
}public class RealImage implements Image {private String filename;public RealImage(String filename) {this.filename = filename;}@Overridepublic void display() {// Load image from file and display it}
}public class ProxyImage implements Image {private String filename;private RealImage realImage = null;public ProxyImage(String filename) {this.filename = filename;}@Overridepublic void display() {if (realImage == null) {realImage = new RealImage(filename);}realImage.display();}
}

觀察者模式

觀察者模式定義了一組對象，當一個對象發生變化時，所有這些對象都會收到通知。它用于創建松散耦合的事件處理系統。

public interface Observer {void update(Subject subject);
}public interface Subject {void registerObserver(Observer observer);void removeObserver(Observer observer);void notifyObservers();
}public class ConcreteSubject implements Subject {private List observers = new ArrayList<>();@Overridepublic void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(this);
}}
}public class ConcreteObserver implements Observer {@Overridepublic void update(Subject subject) {// Update state based on subject's state}
}

使用設計模式的好處

• 可重用性：設計模式提供了一種重用最佳實踐的方法，從而減少代碼復制。

• 代碼質量：設計模式確保代碼井然有序、可維護和可測試。
• 可維護性：設計模式使代碼更易于理解和修改，從而降低維護成本。
• 溝通效率：設計模式提供了一種共同的語言來描述軟件設計，從而提高團隊溝通效率。

結論

Java 設計模式是提升代碼質量和可維護性的強大工具。通過了解和使用這些模式，開發人員可以創建健壯、可擴展和易于維護的軟件系統。

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