设计模式是针对特定问题或者场景的最佳实践。设计模式能够提供一些通用的解决方案，旨在提高可重用性、灵活性、安全性和可维护性等。Java是一种强大的编程语言，已经成为企业级应用程序的首选。设计模式和Java的结合使得程序员能够开发高效、可扩展和复用的代码，也使得Java程序员更容易理解和使用设计模式。
一、单例模式(Singleton Pattern)
单例模式是一种创建性设计模式，用于确保类的对象只能创建一次，并且任何人都无法通过直接创建新对象来对其进行更改。在Java中，可以通过私有构造函数和私有静态变量来实现单例模式。
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
此处的单例模式使用了“懒汉式”单例模式，只有在需要时才会创建对象。getInstance()方法使用synchronized关键字进行同步，确保线程安全。
二、工厂模式(Factory Pattern)
工厂模式是一种创建型设计模式，旨在提供一种通用接口来创建对象。在Java中，可以使用接口、抽象类或者基类作为工厂模式中的通用接口。通过工厂模式，我们能够将对象的创建过程封装起来，使得程序员可以更加集中地关注业务逻辑。
public interface Shape {
void draw();
}
public class Circle implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("Circle.draw()");
}
}
public class Square implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("Square.draw()");
}
}
public class ShapeFactory {
public Shape createShape(String type) {
if (type.equalsIgnoreCase("Circle")) {
return new Circle();
} else if (type.equalsIgnoreCase("Square")) {
return new Square();
} else {
return null;
}
}
}
此处的工厂模式使用抽象类Shape作为通用接口，ShapeFactory类则提供了公共的createShape()方法来创建不同类型的Shape对象。
三、观察者模式(Observer Pattern)
观察者模式是一种行为性设计模式，用于构建一种通知机制，允许一个对象在状态发生变化时通知一组依赖于它的其他对象。在Java中，可以使用Observer和Observable类来实现观察者模式。
import java.util.*;
public class WeatherData extends Observable {
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
public void measurementsChanged() {
setChanged();
notifyObservers();
}
public void setMeasurements(float temp, float humidity, float pressure) {
this.temperature = temp;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
measurementsChanged();
}
}
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer {
private float temperature;
private float humidity;
public void update(Observable obs, Object arg) {
if (obs instanceof WeatherData) {
WeatherData wd = (WeatherData)obs;
this.temperature = wd.getTemperature();
this.humidity = wd.getHumidity();
display();
}
}
public void display() {
System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
}
}
此处的观察者模式使用WeatherData类作为主题对象，CurrentConditionsDisplay类作为观察者对象。当WeatherData对象的状态发生变化时，会通知所有注册的观察者对象。
四、适配器模式(Adapter Pattern)
适配器模式是一种结构型设计模式，允许一个对象将其接口转换为另一个对象可以接受的接口。在Java中，适配器模式可以使用类适配器或者对象适配器进行实现。
public interface MediaPlayer {
void play(String audioType, String fileName);
}
public interface AdvancedMediaPlayer {
void playVlc(String fileName);
void playMp4(String fileName);
}
public class VlcPlayer implements AdvancedMediaPlayer {
public void playVlc(String fileName) {
System.out.println("Playing vlc file. Name: " + fileName);
}
public void playMp4(String fileName) {
// do nothing
}
}
public class Mp4Player implements AdvancedMediaPlayer {
public void playVlc(String fileName) {
// do nothing
}
public void playMp4(String fileName) {
System.out.println("Playing mp4 file. Name: " + fileName);
}
}
public class MediaAdapter implements MediaPlayer {
AdvancedMediaPlayer advancedMusicPlayer;
public MediaAdapter(String audioType){
if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc")){
advancedMusicPlayer = new VlcPlayer();
} else if (audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
advancedMusicPlayer = new Mp4Player();
}
}
public void play(String audioType, String fileName) {
if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc")){
advancedMusicPlayer.playVlc(fileName);
}else if(audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
advancedMusicPlayer.playMp4(fileName);
}
}
}
public class AudioPlayer implements MediaPlayer {
MediaAdapter mediaAdapter;
public void play(String audioType, String fileName) {
if(audioType.equalsIgnoreCase("mp3")){
System.out.println("Playing mp3 file. Name: " + fileName);
} else if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc") || audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
mediaAdapter = new MediaAdapter(audioType);
mediaAdapter.play(audioType, fileName);
} else{
System.out.println("Invalid media. " + audioType + " format not supported");
}
}
}
此处的适配器模式将AdvancedMediaPlayer接口适配成为MediaPlayer接口，这样MediaPlayer对象就可以播放不同类型的音频文件了。AudioPlayer类作为客户端来使用适配器对象。
