java设计模式和应用场景

设计模式是软件工程中的一个术语，它代表了最佳的实践，这些实践是在多年的软件开发过程中总结出来的。设计模式不是编写代码的绝对方法，而是在特定情况下提供的一种解决方案。它们帮助开发者避免重复发明轮子，提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。在这篇文章中，我将详细解释两种常见的设计模式——单例模式和工厂方法模式，并通过代码案例展示它们的应用场景。

单例模式

定义与目的

单例模式【1】确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这种模式主要用于控制资源的分配，例如数据库连接池、日志对象等。它的核心在于限制一个类的实例化次数。

条件与实现

实现单例模式需要满足以下条件：

1. 类必须能够创建对象。
2. 必须提供一个全局访问点。
3. 必须保证在任何情况下都只有一个实例。

核心类与方法

在Java中，单例模式通常通过以下几种方式实现：

• 懒汉式：在第一次使用时才创建实例。
• 饿汉式：在类加载时就创建实例。
• 枚举实现：利用Java枚举的特性实现单例。

使用场景

单例模式适用于以下场景：

• 当需要全局访问点时。
• 当一个实例足够且创建多个实例会造成资源浪费时。

代码案例

以下是一个饿汉式单例模式的代码示例：

public class Logger {
    private static final Logger instance = new Logger();

    private Logger() {}

    public static Logger getInstance() {
        return instance;
    }

    public void log(String message) {
        System.out.println(message);
    }
}

工厂方法模式

定义与目的

工厂方法模式【1】定义了一个创建对象的接口，但让实现这个接口的类来决定实例化哪个类。这种模式让类的实例化推迟到子类进行。

条件与实现

实现工厂方法模式需要满足以下条件：

1. 必须有一个创建对象的接口。
2. 必须有多个实现这个接口的类，每个类实例化不同的对象。

核心类与方法

工厂方法模式的核心在于定义一个创建对象的接口和多个实现这个接口的类。

使用场景

工厂方法模式适用于以下场景：

• 当一个类不能预见它所必须创建的对象的类时。
• 当一个类希望其子类来指定创建的对象时。

代码案例

以下是一个简单的工厂方法模式的代码示例：

public interface Shape {
    void draw();
}

public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
    }
}

public class ShapeFactory {
    public Shape getShape() {
        return new Rectangle();
    }
}

对比分析

单例模式与工厂方法模式的区别

重要知识点

• 单例模式关注于对象的个数控制。
• 工厂方法模式关注于对象的创建过程和类的解耦。

通过上述对比表格，我们可以看到单例模式和工厂方法模式在实例数量、创建时机、全局访问点和目的上有明显的区别。单例模式确保一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点，适用于全局资源管理。而工厂方法模式则提供了一个创建对象的接口，但由实现这个接口的类来决定实例化哪个类，适用于对象创建过程的封装和类之间的解耦。

在实际开发中，选择合适的设计模式对于提高代码质量和维护性至关重要。理解每种模式的核心思想和适用场景，能够帮助我们更好地解决实际问题。