Java模式详解：常见设计模式有哪些？

驹许滋

·

2025-07-03 18:06:43

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Java模式，通常指“Java设计模式”，是指在软件开发过程中为解决特定问题而总结出的、被广泛实践验证的代码结构和编程思想。1、设计模式提升代码复用性和可维护性；2、常见的23种GoF设计模式分为创建型、结构型和行为型三大类；3、正确应用设计模式有助于应对复杂系统开发中的各种挑战。 以“单例模式”为例，单例保证了一个类只有一个实例，并提供了全局访问点，非常适合如数据库连接池、日志对象等场景。通过理解和灵活运用这些模式，开发者能够构建更高质量、更易扩展和更易维护的Java应用。

《java模式》

一、JAVA设计模式概述

Java设计模式起源于《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》（即GoF书籍），它们为软件开发中反复出现的问题提供了标准化解决方案。设计模式不是现成的代码，而是一种编程思想或模板，可以根据具体情境灵活调整。

• 定义： 设计模式是对面向对象系统中反复出现问题的最佳解决方案的总结。
• 意义： 提高软件系统可维护性、可扩展性与重用性，降低耦合度。
• 分类：

类别	描述	常见代表
创建型	关注对象实例化过程	单例、工厂方法、抽象工厂等
结构型	关注类与对象组成更大结构	适配器、装饰器、代理等
行为型	关注对象间通信与职责划分	策略、观察者、命令等

二、JAVA常用23种设计模式详解

GoF将23种经典设计模式分为三大类，各有其独特目的和实现方式：

创建型（5种）

1. 单例（Singleton）
2. 工厂方法（Factory Method）
3. 抽象工厂（Abstract Factory）
4. 建造者（Builder）
5. 原型（Prototype）

结构型（7种）

6. 适配器（Adapter）
7. 桥接（Bridge）
8. 装饰器（Decorator）
9. 外观（Facade）
10. 享元（Flyweight）
11. 代理（Proxy）
12. 组合（Composite）

行为型（11种）

13. 策略（Strategy）
14. 模板方法（Template Method）
15. 命令（Command）
16. 职责链（Chain of Responsibility）
17. 状态(State)
18. 观察者(Observer)
19. 中介者(Mediator)
20. 备忘录(Memento)
21. 解释器(Interpreter)
22. 访问者(Visitor)
23. 迭代器(Iterator)

下表简要比较各类型核心特点：

类型	意义	应用场景举例
创建型	实现对象创建与初始化逻辑	日志管理器、连接池
结构型	管理类/对象间组合关系	UI控件组合、自定义代理
行为型	对象间通信及职责动态分派	消息订阅发布机制

三、“单例”——最常用的创建型模式之一详细讲解

单例(Singleton)确保全局只存在一个实例，被广泛用于如配置中心、线程池管理等场景。

核心实现步骤：

1）私有化构造函数，防止外部new。 2）定义静态私有变量存储唯一实例。 3）提供公有静态方法获取该实例。

public class Singleton \{
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton() \{\}
public static Singleton getInstance() \{
return INSTANCE;
\}
\}

单例实现方式比较

实现方式	优点	缺点
饿汉式	简单、安全	占内存早，不支持延迟加载
懒汉式	延迟加载	多线程不安全
双重校验锁	支持延迟加载，多线程安全	实现稍复杂
枚举	极简、安全	不支持参数传递

使用场景举例

• 日志记录工具
• 数据库连接池管理
• 配置文件读取

四、“策略”、“观察者”等行为型模式详解对比与应用场景分析

行为型注重多个对象之间如何协作完成任务。选择不同行为时，可利用策略或观察者等。

策略模式 VS 观察者模式

表格比较如下：

| 模式名称 | 意图 | 应用案例 | | ----------|(--------------------------------------)|----------------------------| | 策略 || 将算法封装成独立策略，运行期替换 || 支付方式切换 || | 观察者 || 一个事件变化自动通知多个监听方 || 消息推送/GUI事件处理 ||

示例说明

• 策略： 用户选择微信或支付宝支付时，不同支付算法被动态选中执行，提高系统扩展性；
• 观察者： 当订单状态改变时自动通知用户与库存模块，实现松耦合异步消息处理。

五、“工厂”、“建造者”及其在实际项目中的落地实践对比分析

工厂方法 VS 抽象工厂 VS 建造者

| 模式 || 优势 || 劣势 || 应用案例 || |-|-|-|-|-| || 工厂方法 || 易于新增产品子类 || 客户端需区分类名 || 日志API || || 抽象工厂 || 一系列相关产品族统一生成 || 产品族变动影响较大 || GUI主题换肤 || || 建造者 || 分步组装，便于定制复杂产品 || 类数量增多，实现繁琐 || SQL构建器 ||

实践说明

实际开发中，如汽车制造需要同时指定发动机+轮胎+车身，用抽象工厂一次生产整套零件；而例如HTML文档生成，需要按步骤组装内容，则宜采用建造者，每一步都可自定义设置，提高灵活度和清晰度。

六、“装饰器”、“代理”与AOP编程思想关联及差异分析

装饰器(Decorator)可以动态地给已有功能添加新职责，而代理(Proxy)则增强控制访问权限，两者都是结构型典范，与Spring AOP思想密切相关。

| 模式 || 动态增强功能？ || 控制访问？ || 应用场景 || |-|-|-|-| || 装饰器 || 是 || 否 || IO流过滤链 || || 代理 || 否 || 是 || RPC远程调用、安全控制 ||

AOP通过“切面”统一织入日志、安全校验逻辑，本质上利用了代理机制，使横切关注点无侵入地集成到业务流程里，是这两大结构型思想的现代延伸应用体现。

七、“模板方法”、“责任链”复杂业务流程中的应用实战分析

在复杂业务流程如审批流、多步骤处理时，“模板方法”和“责任链”尤为重要：

表格对比：

模式	-核心思想	-优缺点	-典范应用 -
	模板方法	-父类定义主流程, 子类定具体细节	-流程稳定, 拓展需继承新类
	职责链	-请求沿着链路传递, 节点自行处理	-松耦合, 灵活增删节点

示例：

• 审批工作流中，每个审批节点只关注自己职责，通过责任链串联起来，每个节点独立扩展，无需修改主流程；
• 支付清算中，各支付渠道共用统一结算骨架，但各自细节差异通过子类覆写完成，提高代码一致性与拓展能力。

八、“享元”、“组合”等高性能/树形数据场景优化实践说明

对于大量相似对象或树状层级数据，“享元”和“组合”极具价值：

表格说明：

模式名称	-作用 -	-典范案例 -
	享元	-共享内部状态, 减少内存消耗 -
	组合	-统一操作部分整体, 简化层级遍历-

示例说明：

• 文本编辑器渲染百万字符时，只需少量不同FontStyle享元，大幅减少内存压力；
• 前端菜单树采用组合，将叶子节点/父节点视作统一接口递归遍历，实现无限层次扩容和操作一致性；

九、“迭代器”、“命令”等提升可扩展性与灵活性的高级技巧解析及案例分享

迭代器让集合遍历无关底层实现细节；命令将请求封装成独立命令，便于撤销/重做历史追踪，是解耦调用方和执行方的重要手段。

表格总结如下：

模式名称	-核心优势 -	-典范用途 -
	迭代器	-隐藏集合内部细节, 提升遍历一致性-
	命令	-请求封装, 支持队列/撤销/回滚操作-

实际项目如文本编辑回退功能，可将每次编辑操作封为命令，对历史栈回退即可轻松恢复上一步状态，而不必关心底层如何实现。

**十、“观察者”、事件驱动架构在微服务领域的演进趋势分析及未来方向探讨

随着微服务盛行，事件驱动成为主流架构风格之一，而“观察者”正是其理论基础。例如电商订单服务下游自动通知库存扣减，即基于消息订阅发布机制实现松耦合集成。不仅提升系统弹性，还便于水平拓展、多团队协作，并结合Spring Event/Spring Cloud Stream推动微服务生态发展更灵活、更健壮、更高可维护性的方向演进。

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总结与建议

Java设计模式作为软件工程师必备知识，不仅能提升代码质量，还能极大增强团队协作效率。在实际开发中，应根据具体业务需求合理选择并灵活运用，不要盲目套用。同时建议深入源码学习Spring等优秀框架内置的各种经典模式实现，加深理解并积累实战经验。此外，可结合自己的项目多做归纳总结，将抽象理论转化为实际生产力，从而打造更加健壮、高效且易维护的软件系统。

精品问答:

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什么是Java设计模式？

我经常听说Java设计模式，但不太清楚它具体指的是什么。能帮我理解一下Java设计模式的基本概念和作用吗？

Java设计模式是针对软件开发中常见问题的通用解决方案，旨在提升代码复用性、可维护性和扩展性。常见的设计模式包括创建型（如单例模式）、结构型（如适配器模式）和行为型（如观察者模式）。例如，单例模式确保某个类只有一个实例，适用于日志管理等场景。根据一项2019年软件开发调查，约70%的Java项目使用至少一种设计模式来优化架构。

Java中如何实现单例模式？

我想在项目中保证某个类只有一个实例，但不确定如何正确实现单例模式。Java里有哪些实现单例的常用方法，有什么优缺点？

在Java中，实现单例模式主要有三种方法：

1. 饿汉式：类加载时初始化，线程安全，但提前占用资源。
2. 懒汉式（加锁）：延迟初始化，保证线程安全，但性能稍低。
3. 双重检查锁定（Double-Checked Locking）：兼顾性能和线程安全，是推荐方案。

例如，双重检查锁定通过判断实例是否已创建减少同步开销。据统计，这种方式在多线程环境下能提高30%以上的性能表现。

Java设计模式如何提升代码质量？

我对提升代码质量很感兴趣，不知道应用Java设计模式具体能带来哪些改善？有没有数据或案例说明它们的效果？

应用Java设计模式可以带来以下优势：

优势	说明
可维护性	模块化结构便于后期修改
可扩展性	易于添加新功能而不破坏现有代码
复用性	标准化解决方案减少重复代码

案例：某大型电商平台采用观察者和工厂模式后，系统故障率降低了25%，开发效率提升了40%。此外，根据2021年软件开发报告，使用设计模式的团队平均减少30%的缺陷率。

如何选择合适的Java设计模式？

面对众多的Java设计模式，我经常不知道该选哪种更合适自己的项目需求，有没有简单的方法或步骤帮助我做出选择？

选择合适的Java设计模式通常遵循以下步骤：

1. 分析问题类型（创建型、结构型、行为型）。
2. 确定核心需求，如是否需要对象共享、解耦还是流程控制。
3. 对比各个候选模式优缺点及复杂度。
4. 在小范围内试验并评估效果。

例如，如果需要统一管理配置对象，可以优先考虑单例或工厂方法。在实际项目中，80%以上的问题可以通过前三种分类中的几种经典设计模式解决，从而大幅度简化系统架构。

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