Java设计模式 第7章 混合设计模式应用

《Java设计模式大全》Java语言是当今非常流行的编程语言，在Web开发、大数据处理、机器学习等领域都有广泛的应用。

Java设计模式是Java开发中非常重要的一部分，它可以帮助开发者更好地组织和管理代码，提高代码的可重用性和可维护性。

本文将为大家介绍Java设计模式的各种类型，以及如何在实际开发中应用这些设计模式。

一、什么是设计模式设计模式是指在软件设计过程中经过反复验证，被广泛应用并被认同的一种解决特定问题的方案。

设计模式是对软件设计经验的总结和提炼，它可以指导开发者在特定情境下进行面向对象的软件设计和编程。

设计模式在软件开发中的作用是非常重要的，它可以提高软件的可扩展性、可维护性和可复用性，减少软件开发过程中的重复工作，同时还可以让开发者更好地进行沟通和协作。

二、Java设计模式的分类Java设计模式按照其目的和形式可以分为以下三种类型。

1、创建型模式创建型模式是一种用于创建对象的模式，它主要是处理对象的实例化、初始化和组合等问题。

这种模式在需要对对象的具体实现进行隔离时非常有用，它可以让代码更加灵活和可维护。

常见的创建型模式有：简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式和原型模式。

2、结构型模式结构型模式是一种用于描述对象之间组合方式的模式，它关注的是对象的组合和协作方式。

结构型模式可以允许开发者通过某些方式，将对象组织起来以满足特定需求。

常见的结构型模式有：适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰器模式、外观模式、享元模式和代理模式。

3、行为型模式行为型模式是一种用于描述对象之间消息传递和流程控制的模式，它关注的是对象之间的交互方式和协作机制。

行为型模式可以帮助开发者构建一个有机的、高度可扩展的软件系统。

常见的行为型模式有：责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式和访问者模式。

三、Java设计模式的应用Java设计模式是一种非常实用的开发技巧，它可以帮助开发者更好地组织和管理代码，提高软件的可重用性和可维护性，同时也可以让团队进行更加高效的协作和沟通。

Java设计模式常用设计模式及其应用场景设计模式是软件工程中常用的一种解决问题的方案，它提供了一套被广泛接受和验证的解决方案，用于解决在软件设计过程中遇到的各种问题。

Java作为一种广泛应用的编程语言，有许多常用的设计模式可以应用到Java开发中。

本文将介绍几种常用的Java设计模式以及它们的应用场景。

一、单例模式单例模式是一种在整个应用程序中只允许创建一个实例的设计模式。

它主要解决的问题是对资源的共享访问以及避免重复创建对象。

在Java中，单例模式的应用场景非常多，比如用于创建数据库连接池、线程池等资源池。

使用单例模式可以保证这些资源的唯一性，避免资源的浪费。

二、工厂模式工厂模式是一种通过创建工厂类来实例化对象的设计模式。

它主要解决的问题是创建对象的过程复杂，需要通过工厂类来封装这个复杂的过程。

在Java中，工厂模式常用于创建对象时需要根据条件来判断具体需要创建哪种类型的对象的情况。

比如，根据用户的输入来创建不同类型的图形对象，可以使用工厂模式。

三、观察者模式观察者模式是一种对象间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，它的所有依赖对象都会收到通知并自动更新。

在Java中，观察者模式被广泛应用于事件监听和消息传递。

比如，一个网站上的用户注册功能，当用户成功注册后，可以通过观察者模式通知其他相关的模块进行相应的操作。

四、策略模式策略模式是一种将算法封装起来并使其可以互相替换的设计模式。

它主要解决的问题是为同一种问题提供多种解决方案，并且使这些解决方案可以相互替换，互不影响。

在Java中，策略模式可以用于实现不同的排序算法、不同的计算方式等。

比如，一个商场的折扣活动可以采用策略模式，根据不同的折扣策略计算折扣后的价格。

五、装饰者模式装饰者模式是一种通过为对象添加新的功能来扩展其功能的设计模式，它不改变对象的结构。

在Java中，装饰者模式常用于对已有的类进行功能扩展或者改造。

比如，对一个已有的文件读写类进行包装，增加加密、压缩等额外功能，而不改变原有类的结构和接口。

混合式教学中课程知识图谱的构建与应用研究作者：颜慧来源：《电脑知识与技术》2024年第02期关键词：混合式教学；知识图谱；个性化学习；Java程序设计0 引言混合式教学的开展与实施依托于线上课程教学资源，全面提高课程质量、优化课程知识体系的设计、构建优质的线上课程教学资源是有效提升混合式教学实施效果的关键。

在混合式教学中，建设线上课程资源是非常重要的一个环节，使用优质的线上课程资源及良好的课程资源组织方式能较好地提升教学效果。

传统的课程资源通常包括微课视频、课件、习题及相关的文档等，课程资源的组织模式通常是按照教材章节进行划分和组织，然后再在对应的章节下面进行课程资源的建设，是一种扁平化的资源组织模式。

这种传统的扁平化的资源组织模式，存在以下问题：1）学习者较难构建出完整的知识体系在传统的线上资源的建设和组织模式中，由于知识点按树形结构或线性结构进行组织，所有的知识点都从属于某一章节，知识点之间的联系呈现出一种平面化的结构。

而实际上，有些知识点不仅和本章节的知识点之间存在联系，也可能与其他章节的知识点存在联系，而传统的这种扁平化的知识点的组织方式，无法将知识点之间的这种错综复杂的联系呈现出来。

而知识点的扁平化，也导致了与知识点相对应的课程教学资源的扁平化，使得课程教学资源比较零散，无法建立彼此间的联系，从而不利于学生构建完整的课程知识体系。

2）不便于学习者在海量的资源中精准搜索所需要的资源传统线上课程资源的粒度较粗，没有细化到每一个知识点进行课程资源的建设；而且课程资源较为零散，也没有提供良好的检索方式，学生较难从大量、杂乱的资源中去快速并且精准地获取到自己所需要的知识点课程资源。

3）不能很好地满足学习者个性化学习、因材施教的要求例如，学生某个知识点没掌握好，可能是因为其前置知识点没掌握好而导致的，但在传统的课程资源组织方式中，学生无从得知某个知识点的前置知识点是什么，从而无法自行进行知识点的查缺补漏，从而就谈不上自主学习、个性化学习和因材施教。

java常用的设计模式及应用场景一、单例模式（Singleton）单例模式是一种对象创建型模式，它指的是设计一个类，使其只能生成一个实例。

它只提供一个类实例，保证只有一个实例存在。

有时候，只需要一个类的实例来控制整个系统，例如实现一个全局的缓存，或是建立一个共享的日志记录器，单例模式可以很好的实现这个目的。

应用场景：1、对于需要频繁创建和销毁的对象，可以考虑使用单例模式，以避免过多地重复创建和销毁造成系统开销。

2、对于某些资源比较宝贵的对象，例如数据库连接，则可以用单例模式进行封装，保证全局应用程序只有一个，从而避免重复创建，浪费资源。

二、工厂模式（Factory）工厂模式是一种类创建型模式，它把类的实例化推迟到子类来完成。

它用于隔离客户类和实例化对象，通过声明抽象类类来定义构造过程，将不同的定义转移到不同的子类中去，从而使用户不需要关心实例化过程。

1、在有大量不同对象需要创建和管理的情况下，可以利用工厂模式封装类的实例化和存储，将池中不同对象来进行统一管理。

2、在使用设计模式的情况下，复杂的类结构已经不适合用一个实例来创建，可以采用工厂模式实现多个类的实例化，让用户不用关心对象实例的创建过程。

抽象工厂模式是一种工厂模式的拓展，它把简单工厂模式的单一职责拆分为多个类，从而实现一个系列相关的或相互依赖的工厂，以满足比较复杂的对象创建需求。

1、在需要创建复杂对象，而复杂对象又由多个部件组成的情况下，例如计算机，单一工厂模式已经不能满足需求，那么可以通过抽象工厂模式来实现。

2、在需要产生大量不同类型的对象，或者存在一系列相互依赖的产品族，这种情况下可以使用抽象工厂模式，将工厂定义为不同维度组成的一个系列。

四、建造者模式（Builder）建造者模式是一种设计模式，它也叫构造子模式，通过使用建造者模式，客户端可以不必担心具体的生产过程，只需要给出具体的请求，由建造者来负责构造出请求的产品对象。

1、在有复杂的产品对象的时候，例如需要对多个部件进行拼装，以构造出复杂的对象，可以采用建造者模式将复杂的拼装过程进行封装，避免复杂的拼装过程变得混乱。

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java常用设计模式及应用场景Java设计模式是一套经过总结和提炼的、使用Java语言编写的面向对象设计经验的模板。

它们是软件开发过程中常用的解决方案，能够提高代码的可读性、可维护性和可重用性。

本文将介绍常用的几种Java设计模式及其应用场景。

1. 单例模式（Singleton Pattern）单例模式是最简单的设计模式之一，它保证一个类只有一个实例，并提供全局访问点。

在Java中，单例模式常用于数据库连接池、线程池、日志记录器等需要全局唯一实例的场景。

2. 工厂模式（Factory Pattern）工厂模式通过抽象工厂类和具体工厂类的组合，将对象的创建过程封装起来，使得客户端不需要关心对象的具体实现。

在Java中，工厂模式常用于创建复杂对象，例如GUI界面中的控件，数据库操作中的连接对象等。

3. 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）抽象工厂模式是工厂模式的一种扩展，它提供了一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象。

在Java中，抽象工厂模式常用于创建一组相互关联的产品，例如操作系统的界面风格、数据库的操作接口等。

4. 建造者模式（Builder Pattern）建造者模式将一个复杂对象的构建过程与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

在Java中，建造者模式常用于创建一些复杂的对象，例如邮件发送器、PDF生成器等。

5. 原型模式（Prototype Pattern）原型模式通过复制现有对象来创建新对象，避免了创建过程中的复杂配置。

在Java中，原型模式常用于创建一系列相似的对象，例如线程池中的工作线程、图形界面中的图形对象等。

6. 适配器模式（Adapter Pattern）适配器模式将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口，使得原本不兼容的类可以合作。

在Java中，适配器模式常用于兼容不同版本的类库、集成第三方接口等。

7. 桥接模式（Bridge Pattern）桥接模式将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立地变化。

Java设计模式及应用场景1. 概述设计模式是一种通用的解决问题的模板或蓝图，它提供了解决常见软件设计问题的经验。

在软件开发过程中，设计模式可以提高软件的可维护性、可扩展性和重用性。

Java语言是一种面向对象的编程语言，提供了一些常见的设计模式，并且在Java开发领域有广泛的应用。

本文将对Java中的一些常见设计模式及其应用场景进行深入探讨。

2. 创建型设计模式创建型设计模式主要关注对象实例化的方式，目标是提供一种灵活、可扩展的对象创建机制。

2.1 工厂方法模式（Factory Method Pattern）工厂方法模式是一种常见的创建型设计模式，它定义了一个用于创建对象的接口，但将具体的对象创建操作延迟到子类。

工厂方法模式可以隐藏对象的具体创建方式，使得客户端代码与具体对象解耦。

应用场景•当需要创建的对象有共同的接口或基类，并且需要根据具体情况选择其中一个对象时，可以使用工厂方法模式。

•当对象的创建过程比较复杂或需要根据不同的条件创建不同的对象时，可以使用工厂方法模式。

示例代码// 定义产品接口interface Product {void doSomething();}// 具体产品类1class ConcreteProduct1 implements Product {public void doSomething() {// 具体产品1的实现}}// 具体产品类2class ConcreteProduct2 implements Product { public void doSomething() {// 具体产品2的实现}}// 定义工厂接口interface Factory {Product createProduct();}// 具体工厂类1class ConcreteFactory1 implements Factory { public Product createProduct() {return new ConcreteProduct1();}}// 具体工厂类2class ConcreteFactory2 implements Factory { public Product createProduct() {return new ConcreteProduct2();}}// 客户端代码public class Client {public static void main(String[] args) {Factory factory = new ConcreteFactory1(); Product product = factory.createProduct(); product.doSomething();}}2.2 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定具体的类。

java状态机设计模式及应用Java状态机设计模式及应用案例什么是状态机设计模式？状态机设计模式基于状态模式，在软件设计中常用于表示对象在不同状态下的行为变化。

状态机模式将对象在不同状态下的行为封装在不同的状态类中，并通过状态之间的转换来实现对象的不同行为。

应用案例以下是一些常见的应用场景，展示了Java状态机设计模式在不同应用领域的应用：1. 订单生命周期管理•描述：在电商平台中，订单的状态通常包括待付款、待发货、已发货、已完成等多个状态。

订单对象通过状态机设计模式，根据订单当前的状态调用不同的方法处理。

•实现：创建一个Order类，定义不同的订单状态类（例如PendingPaymentState、PendingShipmentState等），在Order类中维护一个当前状态的引用，并提供方法用于状态之间的转换。

2. 电梯控制系统•描述：在一个多层楼的建筑中，电梯的状态通常包括停止、上升、下降等多个状态。

电梯控制系统可以使用状态机设计模式来管理电梯的状态转换和行为。

•实现：创建一个Elevator类，定义不同的电梯状态类（例如StoppedState、UpwardState、DownwardState等），在Elevator类中维护一个当前状态的引用，并提供方法用于状态之间的转换。

3. 游戏角色行为管理•描述：在游戏开发中，游戏角色通常会根据不同的状态执行不同的行为，例如站立、跑动、攻击、防御等。

状态机设计模式可以用于管理游戏角色的状态和行为之间的转换。

•实现：创建一个GameCharacter类，定义不同的角色状态类（例如StandingState、RunningState、AttackingState等），在GameCharacter类中维护一个当前状态的引用，并提供方法用于状态之间的转换。

4. 工作流程管理•描述：在企业内部，工作流程通常包括多个步骤和状态，例如请假申请流程的审批、通过、拒绝等状态。

Java常见‎设计模式应用‎场景1、抽象工厂应用场景：封装变化点。

创建一系列相‎互依赖的对象‎。

在软件系统中‎，经常面临着“一系列相互依‎赖的对象”的创建工作;同时由于需求‎的变化，往往存在更多‎系列对象的创‎建工作。

如何应对这各‎变化如何绕过‎常规的对象创‎建方法(new)，提供一种“封装机制”来避免客户程‎序和这种“多系列具体对‎象创建工作”的紧耦合。

public‎ abstra‎c t Class Abstra‎c tFact‎o ry{//创建一系列相‎互关联的对象‎如游戏场景中‎相互关联的R‎o ad,Buildi‎n g,Tunnel‎,Jungle‎对象public‎ abstra‎c t Produc‎t A create‎P roduc‎t A();public‎ abstra‎c t Produc‎t B create‎P roduc‎t B();/........}//多系列体现在‎C oncre‎t eFact‎o ryA,Concre‎t eFact‎o ryB这些‎具体工厂创建‎该系列下的多‎个相互关联的‎对象public‎ class Concre‎t eFact‎o ryA extend‎s Abstra‎c tFact‎o ry{//具体创建Pr‎oductA‎,Produc‎t B的哪个子‎类再这里指定‎,如//这里相互关联‎的对象体现在‎P roduc‎t A1和Pr‎o ductB‎1够成第一种‎风格public‎ Produc‎t A create‎P roduc‎t A(){return‎ new Produc‎t A1();return‎ new Produc‎t B1();}}public‎ class Concre‎t eFact‎o ryB extend‎s Abstra‎c tFact‎o ry{//具体创建Pr‎oductA‎,Produc‎t B的哪个子‎类再这里指定‎,如public‎ Produc‎t A create‎P roduc‎t A(){return‎ new Produc‎t A2();return‎ new Produc‎t B2();}}public‎ abstra‎c t class Produc‎t A{//其子类是Pr‎oductA‎1,Produc‎t A2//定义一些接口‎;public‎ void someMe‎t hod();//......}public‎ abstar‎c t class Produc‎t B{//其子类是Pr‎oductB‎1,Produc‎t B2//定义一些接口‎;public‎ void someMe‎t hod();//......}public‎ class Test{Produc‎tA a;Produc‎tB b;public‎ static‎void main(String‎[] args){//客户端要创建‎不同风格的游‎戏场景(多系列)Abstra‎ctFact‎o ry factor‎y = new Concre‎t eFact‎o ryA();Produc‎tA a = factor‎y.create‎P roduc‎t A();Produc‎tB b = factor‎y.create‎P roduc‎t B();play();//创建另一种风‎格的游戏场景‎,只须更改Co‎n crete‎F actor‎y B(); ////Abstra‎ctFact‎o ry factor‎y = new Concre‎t eFact‎o ryA(); //Produc‎tA a = factor‎y.create‎P roduc‎t A();//Produc‎tB b = factor‎y.create‎P roduc‎t B();//play();}public‎ static‎void play(){a.someMe‎thod();b.someMe‎thod();}}2、Builde‎r在软件系统中‎，有时候面临着‎“一个复杂对象‎”的创建工作，其通常由各个‎部分的子对象‎用一定的算法‎构成;由于需求的变‎化，这个复杂对象‎的各个部分经‎常面临着剧烈‎的变化，但是将它们组‎合在一起的算‎法却相对稳定‎。