设计模式体系

一、总纲：为什么需要模式

设计模式不是"炫技"，是对反复出现的对象协作问题的成熟解法。记住 SOLID 是原则、模式是手段：模式解决"变化"，把会变的部分隔离起来——这是所有模式的通用思想。

三大类速览：

创建型：对象怎么"造"（单例/工厂/建造者/原型）
结构型：类与对象怎么"搭"（适配器/装饰器/代理/组合）
行为型：对象怎么"协作"（模板方法/策略/观察者/责任链）

二、创建型：对象怎么造

1. 单例模式（已系统讲过）

保证一个类只有一个实例。Java 里最推荐的写法是枚举单例，JVM 天然防反射、防序列化——完整分析见 06-枚举，DCL 与 volatile 的关系见 02-synchronized与volatile。

2. 工厂模式：把"new"封装起来

简单工厂 + 工厂方法，把对象创建的判断从调用方挪到工厂：

// 简单工厂：一个工厂根据参数分派
public class MessageFactory {
    public static Message create(String type) {
        return switch (type) {
            case "sms" -> new SmsMessage();
            case "email" -> new EmailMessage();
            default -> throw new IllegalArgumentException(type);
        };
    }
}
Message m = MessageFactory.create("sms");   // 调用方不关心具体类

收益：加一个新类型只改工厂一处，调用方零改动（开闭原则的落地）；Spring 的 BeanFactory 本身就是工厂模式的集大成者。

3. 建造者模式：链式构建复杂对象

当对象字段多、可选参数多、还要保证构造过程合法性时，用 Builder 替代一堆构造器重载：

User user = User.builder()
        .name("张三")
        .age(18)
        .email("zhang@example.com")
        .build();   // 链式写法，每个字段可读，build() 统一校验

Java 里最常用的是 Lombok @Builder 注解；手写 Builder 见 02-内部类 的静态内部类应用。

三、结构型：对象怎么搭

4. 适配器模式：把不兼容的接口对上

一个接口转成调用方期望的另一个接口，最典型的是"老系统对接新接口"：

// 老接口：drawRectangle(int x, int y, int w, int h)
// 新需求：直接画圆形，但已有 Circle 类画不了矩形接口
class CircleAdapter implements Shape {
    private final Circle circle;
    public void draw(int x, int y) { circle.drawCircle(x, y, circle.radius); }
}

Java 里 InputStreamReader 把字节流适配成字符流、Arrays.asList() 把数组适配成 List，都是适配器。

5. 装饰器模式：运行时动态加功能

不改变类继承，用"包装类套包装类"叠加功能——Java IO 流的经典来源（已系统讲过，见 09-IO流体系）：

InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream("a.txt"));
// 裸读 → 套缓冲 → 套数据流，功能一层层叠加，类不爆炸

对比代理模式：代理关注访问控制（替身），装饰器关注功能增强（叠 buff），但结构上都是"包一层"。

四、行为型：对象怎么协作

6. 模板方法模式（已讲过）

父类定骨架、子类填空——抽象类与接口结合的最经典形态，见 抽象类与接口的结合；AQS 的 tryAcquire/tryRelease 就是模板方法（04-Lock与AQS）。

7. 策略模式：算法族可切换

把一族可互换的算法封装成接口，运行时选择——Lambda 出现后写法大幅简化（已讲过，见 07-Lambda与函数式接口 第六节）:

Map<String, Comparator<Integer>> strategies = Map.of(
    "asc", Integer::compareTo,
    "desc", (a, b) -> b.compareTo(a)
);
list.sort(strategies.get("desc"));

8. 观察者模式：一个变化通知多个订阅者

发布-订阅：被观察者状态一变，自动通知所有观察者。JDK 的 java.util.Observer 已废弃，现代用 Guava EventBus、Spring 的 ApplicationEvent 事件机制替代——但思想一致：解耦"事件源"与"事件处理者"。

// Spring 风格：发布事件 → 所有监听者自动收到
context.publishEvent(new OrderCreatedEvent(order));
@Component
class EmailListener { @EventListener void onOrder(OrderCreatedEvent e) { /* 发邮件 */ } }

五、一句话记忆表

六、高频面试题速答

1. 装饰器和代理的区别？ 都是"包一层"，但装饰器侧重功能增强（层层叠加），代理侧重访问控制（AOP、延迟加载、RPC 桩）。
2. 策略模式和 if-else 的区别？ 策略把每支分支抽成独立类/函数，开闭原则友好；if-else 加分支要改原有代码。
3. Spring 用了哪些设计模式？ 工厂（BeanFactory）、模板方法（JdbcTemplate、AQS 思想的 RestTemplate）、代理（AOP），还有单例（默认作用域）、观察者（事件）。
4. 单例有几种写法？最推荐哪个？ 饿汉/懒汉/DCL/静态内部类/枚举，最推荐枚举（防反射防序列化）。

勾连

• 面向对象与 SOLID 原则：SOLID原则
• 模式背后的 Java 语言机制：内部类（单例/建造者）、动态代理

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