在软件开发中，我们常常会遇到一些常见类型的问题。
设计模式通过提供高效且经过验证的方法来处理这些问题，从而帮助开发人员创建高效且具有适应性的解决方案。
这些设计模式是后端开发的重要组成部分，它们为解决问题提供了结构化的方法，从而提高了性能。
接下来，我们简要讨论五种设计模式，这些模式在软件开发人员中非常受欢迎。
观察者设计模式 (Observer Design Pattern)
如果我们需要在对象之间建立一对多的关系，可以使用这种设计模式。
一个类负责跟踪每个观察者对象的状态，当检测到变化时，通知这些观察者对象。
这种模式可用于分布式事件处理。
它属于行为型设计模式。
代码示例：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
interface Observer {
void perform(String message);
}
class FirstObserver implements Observer {
private String name;
public FirstObserver(String name) {
this.name = name;
}
public void perform(String message) {
System.out.println(name + " received update: " + message);
}
}
class SecondObserver implements Observer {
private String name;
public SecondObserver(String name) {
this.name = name;
}
public void perform(String message) {
System.out.println(name + " received update: " + message);
}
}
class Tracker {
private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
public void addObserver(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
public void removeObserver(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
public void notifyObservers(String message) {
for (Observer observer : observers) {
observer.perform(message);
}
}
}
单例设计模式 (Singleton Design Pattern)
当我们需要一个类只有一个实例时，可以使用单例设计模式。
这通常适用于数据库管理类或缓存管理类等场景。在这些情况下，我们希望只建立一次与数据库或缓存的连接。
代码示例：
public class SingletonDesignPattern {
private static SingletonDesignPattern instance;
private SingletonDesignPattern() {}
public static SingletonDesignPattern getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new SingletonDesignPattern();
}
return instance;
}
}
注意，上述getInstance()方法不是线程安全的。如果在多线程环境中使用，需要额外处理线程安全问题。
策略设计模式 (Strategy Design Pattern)
策略设计模式通过将算法与其上下文分离并在运行时动态切换算法，促进了代码的灵活性和可维护性。
它属于行为型设计模式。
这种模式允许我们在运行时动态地改变算法，从而提高了代码的可扩展性。
工厂设计模式 (Factory Design Pattern)
如果一个类有多个子类，并且我们需要根据某些输入选择具体的子类，可以使用工厂设计模式。
这种模式避免了父类和子类之间的紧耦合。
它是一种创建型设计模式，可以定义一个接口或抽象类用于创建对象，但实例化的类由子类决定。
代码示例：
interface Shape {
void draw();
}
class Circle implements Shape {
public void draw() {
System.out.println("This is a circle");
}
}
class Rectangle implements Shape {
public void draw() {
System.out.println("This is a rectangle");
}
}
class ShapeFactory {
public Shape getShape(String shapeType) {
switch(shapeType){
case "CIRCLE":
return new Circle();
case "RECTANGLE":
return new Rectangle();
default:
return null;
}
}
}
构建器设计模式 (Builder Design Pattern)
构建器设计模式通过一步步构建对象，保持代码的简洁性。它将对象的构造过程与表示过程分离。
这种模式特别适合对象构造过程复杂或有多种创建方式的情况。
我们可以通过创建一个静态内部类，并赋予其与外部类相同的属性，来实现这种模式。
代码示例：
public class Order {
private final List<Item> items;
private final String customerName;
private final Address deliveryAddress;
private Order(List<Item> items, String customerName, Address deliveryAddress) {
this.items = items;
this.customerName = customerName;
this.deliveryAddress = deliveryAddress;
}
public static class Builder {
private List<Item> items = new ArrayList<>();
private String customerName;
private Address deliveryAddress;
public Builder addItem(Item item) {
items.add(item);
return this;
}
public Builder setCustomerName(String customerName) {
this.customerName = customerName;
return this;
}
public Builder setDeliveryAddress(Address deliveryAddress) {
this.deliveryAddress = deliveryAddress;
return this;
}
public Order build() {
return new Order(items, customerName, deliveryAddress);
}
}
}
注意，Order类的构造方法被设置为私有，并且未提供任何 setter 方法。这强制我们使用 Builder 类，增强了代码的灵活性和可维护性。
总结
以上介绍了几种在组织中广泛使用的设计模式。此外，还有装饰器模式、适配器模式、外观模式等设计模式。
掌握这些设计模式可以极大地提高软件开发效率，帮助我们更好地管理复杂性，并编写出灵活、可复用且干净的代码。
