设计模式在Java项目中的实际应用

设计模式在Java项目中的实际应用

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引言

设计模式是软件开发中重要的思想工具，它提供了解决特定问题的经验和模板。在Java项目中，合理应用设计模式可以提高代码的可维护性、扩展性和重用性。本文将深入探讨几种常见的设计模式，并通过实际案例展示它们在Java项目中的实际应用。

常见设计模式及其应用

1. 单例模式（Singleton Pattern）

单例模式保证一个类只有一个实例，并提供全局访问点。在需要全局共享资源或者避免重复创建对象时特别有用。

package cn.juwatech.singleton;

public class SingletonExample {

    private static SingletonExample instance;

    private SingletonExample() {
        // 私有构造方法防止外部实例化
    }

    public static synchronized SingletonExample getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonExample();
        }
        return instance;
    }

    public void performAction() {
        System.out.println("Performing action...");
    }
}

2. 工厂模式（Factory Pattern）

工厂模式通过定义一个创建对象的接口，但是由子类决定要实例化的类。它在需要根据条件创建不同实现的对象时非常有用。

package cn.juwatech.factory;

public interface Shape {
    void draw();
}

public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing Circle");
    }
}

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

public class ShapeFactory {
    public Shape getShape(String shapeType) {
        if (shapeType == null) {
            return null;
        }
        if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) {
            return new Circle();
        } else if (shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")) {
            return new Rectangle();
        }
        return null;
    }
}

3. 观察者模式（Observer Pattern）

观察者模式定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象状态发生变化时，其相关依赖对象都会得到通知并自动更新。

package cn.juwatech.observer;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Subject {

    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private int state;

    public int getState() {
        return state;
    }

    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        notifyAllObservers();
    }

    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void notifyAllObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update();
        }
    }
}

public abstract class Observer {
    protected Subject subject;
    public abstract void update();
}

public class BinaryObserver extends Observer {

    public BinaryObserver(Subject subject) {
        this.subject = subject;
        this.subject.attach(this);
    }

    @Override
    public void update() {
        System.out.println("Binary String: " + Integer.toBinaryString(subject.getState()));
    }
}

public class OctalObserver extends Observer {

    public OctalObserver(Subject subject) {
        this.subject = subject;
        this.subject.attach(this);
    }

    @Override
    public void update() {
        System.out.println("Octal String: " + Integer.toOctalString(subject.getState()));
    }
}

实际应用案例

案例分析：使用工厂模式创建图形对象

假设一个图形绘制应用需要支持多种图形，可以通过工厂模式动态创建不同的图形对象：

public class ShapeApplication {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();

        Shape circle = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
        circle.draw();

        Shape rectangle = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
        rectangle.draw();
    }
}

案例分析：使用观察者模式实现状态变化通知

在一个订单系统中，当订单状态改变时需要通知多个相关的观察者，比如发送邮件、更新库存等操作：

public class Order {
    private Subject subject = new Subject();

    public void placeOrder() {
        // 订单处理逻辑
        subject.setState(1); // 订单状态改变
    }
    
    // 其他订单操作方法
}

public class ObserverPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new Subject();
        new BinaryObserver(subject);
        new OctalObserver(subject);

        System.out.println("First state change: 15");
        subject.setState(15);
        System.out.println("Second state change: 10");
        subject.setState(10);
    }
}