Java设计模式与示例：从A到Z

Java设计模式：带示例的完整指南

设计模式（design patterns）是软件开发中常见问题的经过验证的解决方案。在Java这种强类型面向对象语言中，模式尤其有效。它们有助于使代码灵活、可重用且易于维护。在本文中，我们将根据GoF分类，通过Java实际示例，解析三大类模式：创建型、结构型和行为型。

1. 创建型模式（Creational Patterns）

这些模式管理对象的创建过程，使系统独立于对象的具体创建、组合和表示方式。

1.1. Singleton（单例）

确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。经典示例包括数据库连接池或日志记录器。

public class DatabaseConnection {    private static volatile DatabaseConnection instance;    private String connectionString;

    private DatabaseConnection(String connectionString) {        this.connectionString = connectionString;    }

    public static DatabaseConnection getInstance(String connectionString) {        if (instance == null) {            synchronized (DatabaseConnection.class) {                if (instance == null) {                    instance = new DatabaseConnection(connectionString);                }            }        }        return instance;    }

    public void connect() {        System.out.println("Connected to: " + connectionString);    }}

// 使用DatabaseConnection conn = DatabaseConnection.getInstance("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb");conn.connect();

1.2. Factory Method（工厂方法）

定义一个创建对象的接口，但允许子类更改所创建对象的类型。当对象的确切类型事先未知时，此模式非常适用。

interface Transport {    void deliver();}

class Truck implements Transport {    public void deliver() { System.out.println("通过陆路用卡车运输"); }}

class Ship implements Transport {    public void deliver() { System.out.println("通过海路用船舶运输"); }}

abstract class Logistics {    abstract Transport createTransport();        public void planDelivery() {        Transport t = createTransport();        t.deliver();    }}

class RoadLogistics extends Logistics {    Transport createTransport() { return new Truck(); }}

class SeaLogistics extends Logistics {    Transport createTransport() { return new Ship(); }}

// 使用Logistics logistics = new RoadLogistics();logistics.planDelivery(); // 输出：通过陆路用卡车运输

2. 结构型模式（Structural Patterns）

负责类和对象的组合，帮助从简单组件构建复杂结构。

2.1. Adapter（适配器）

允许接口不兼容的对象协同工作。常用于集成旧代码（legacy）与新代码。

// 旧接口interface OldSystem {    String getDataInXML();}

// 新接口interface NewSystem {    String getDataInJSON();}

// 旧系统实现class LegacySystem implements OldSystem {    public String getDataInXML() { return "<data>Hello</data>"; }}

// 适配器class XMLToJSONAdapter implements NewSystem {    private OldSystem oldSystem;        public XMLToJSONAdapter(OldSystem oldSystem) {        this.oldSystem = oldSystem;    }        public String getDataInJSON() {        String xml = oldSystem.getDataInXML();        return "{\\"data\\": \\"" + xml.replaceAll("<.*?>", "") + "\\"}";    }}

// 使