Java设计模式-通俗举例

发布于:2025-07-29 ⋅ 阅读:(20) ⋅ 点赞:(0)

设计模式就像做菜的食谱,告诉我们遇到常见问题时该用什么"烹饪方法"。今天我就用最生活化的例子,带大家轻松掌握23种设计模式的精髓。

一、创建型模式(5种):怎么"造东西"

1. 单例模式:公司的CEO

  • 问题:一个公司只需要一个CEO

  • 解决

public class CEO {
    private static CEO instance;
    
    private CEO() {}  // 防止外部new
    
    public static CEO getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new CEO();
        }
        return instance;
    }
}
  • 生活类比:不管问多少个人"谁是CEO",得到的都是同一个人

2. 工厂方法:奶茶店点单

  • 问题:顾客不需要知道奶茶怎么做

  • 解决

interface MilkTea {
    void make();
}

class BubbleTea implements MilkTea {
    public void make() { System.out.println("加珍珠"); }
}

class MilkTeaShop {
    public MilkTea orderTea(String type) {
        if ("bubble".equals(type)) {
            return new BubbleTea();
        }
        // 其他口味...
    }
}
  • 生活类比:告诉店员要珍珠奶茶,店员帮你做好,你不用管制作过程

3. 抽象工厂:家具套装

  • 问题:要买整套风格匹配的家具

  • 解决

interface FurnitureFactory {
    Chair createChair();
    Table createTable();
}

class ModernFactory implements FurnitureFactory {
    public Chair createChair() { return new ModernChair(); }
    public Table createTable() { return new ModernTable(); }
}
  • 生活类比:买"北欧风"套装,确保沙发、茶几风格统一

4. 建造者模式:组装电脑

问题:配电脑有很多可选配件,组合复杂
解决

class Computer {
    private String CPU;
    private String GPU;
    // 其他配件...
    
    // 建造者内部类
    public static class Builder {
        private String CPU;
        private String GPU;
        
        public Builder setCPU(String cpu) {
            this.CPU = cpu;
            return this;  // 返回Builder自己,实现链式调用
        }
        
        public Builder setGPU(String gpu) {
            this.GPU = gpu;
            return this;
        }
        
        public Computer build() {
            Computer computer = new Computer();
            computer.CPU = this.CPU;
            computer.GPU = this.GPU;
            return computer;
        }
    }
}

// 使用
Computer myPC = new Computer.Builder()
    .setCPU("i7")
    .setGPU("RTX 3080")
    .build();

生活类比:去电脑城配机,告诉老板:"我要i7CPU,3080显卡,16G内存...",老板帮你组装好整机

5. 原型模式:复印简历

问题:创建重复对象成本高
解决

class Resume implements Cloneable {
    private String name;
    private String experience;
    
    // 实现克隆方法
    public Resume clone() {
        try {
            return (Resume)super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            return null;
        }
    }
}

// 使用
Resume original = new Resume();
Resume copy = original.clone();

生活类比:复印简历原件,不用每次都手写一份新的

二、结构型模式(7种):怎么"组装东西"

1. 适配器:电源转换插头

  • 问题:中国插头没法用美国插座

  • 解决

class ChinesePlug {
    void charge() { System.out.println("中国插头充电"); }
}

interface AmericanSocket {
    void power();
}

class Adapter implements AmericanSocket {
    private ChinesePlug plug;
    
    public Adapter(ChinesePlug plug) {
        this.plug = plug;
    }
    
    public void power() {
        plug.charge();
    }
}
  • 生活类比:转换插头让不同标准的电器能工作

2. 装饰器:给奶茶加料

  • 问题:想灵活添加珍珠、椰果等配料

  • 解决

abstract class MilkTea {
    abstract String getDescription();
    abstract double cost();
}

class BubbleDecorator extends MilkTea {
    private MilkTea milkTea;
    
    public BubbleDecorator(MilkTea milkTea) {
        this.milkTea = milkTea;
    }
    
    public String getDescription() {
        return milkTea.getDescription() + "+珍珠";
    }
    
    public double cost() {
        return milkTea.cost() + 2.0;
    }
}
  • 生活类比:先要杯原味奶茶,再说"加珍珠","再加布丁"

3. 桥接模式:遥控器与电器

问题:遥控器要控制多种电器
解决

// 实现部分
interface Device {
    void turnOn();
    void turnOff();
}

class TV implements Device {
    public void turnOn() { System.out.println("电视开机"); }
    public void turnOff() { System.out.println("电视关机"); }
}

// 抽象部分
abstract class RemoteControl {
    protected Device device;
    
    public RemoteControl(Device device) {
        this.device = device;
    }
    
    abstract void power();
}

class BasicRemote extends RemoteControl {
    public BasicRemote(Device device) {
        super(device);
    }
    
    public void power() {
        device.turnOn();
    }
}

生活类比:同一个遥控器可以控制电视、空调等不同电器

4. 组合模式:公司组织架构

问题:统一处理单个对象和对象集合
解决

interface Employee {
    void showDetails();
}

class Developer implements Employee {
    private String name;
    
    public void showDetails() {
        System.out.println("开发员:" + name);
    }
}

class Department implements Employee {
    private List<Employee> employees = new ArrayList<>();
    
    public void addEmployee(Employee e) {
        employees.add(e);
    }
    
    public void showDetails() {
        for (Employee e : employees) {
            e.showDetails();
        }
    }
}

生活类比:查看部门信息会自动展示所有成员信息

5. 享元模式:共享单车

问题:大量相似对象消耗内存
解决

class Bike {
    private String color;  // 内部状态(可共享)
    private String rider;  // 外部状态(不可共享)
    
    public Bike(String color) {
        this.color = color;
    }
    
    public void ride(String rider) {
        this.rider = rider;
        System.out.println(rider + "骑走" + color + "单车");
    }
}

class BikeFactory {
    private static Map<String, Bike> pool = new HashMap<>();
    
    public static Bike getBike(String color) {
        if (!pool.containsKey(color)) {
            pool.put(color, new Bike(color));
        }
        return pool.get(color);
    }
}

生活类比:共享单车公司不会为每个用户造新车,而是大家共用

6.  代理模式:房产中介

问题:不想/不能直接访问对象
解决

interface House {
    void sell();
}

class Owner implements House {
    public void sell() {
        System.out.println("房主卖房");
    }
}

class Agent implements House {
    private House house;
    
    public Agent(House house) {
        this.house = house;
    }
    
    public void sell() {
        System.out.println("中介带看房");
        house.sell();
        System.out.println("中介收佣金");
    }
}

生活类比:通过中介买房,不用直接联系房东

 

三、行为型模式(11种):怎么做事情

1. 观察者:微信群通知

  • 问题:消息要实时通知所有群成员

  • 解决

class WeChatGroup {
    private List<Member> members = new ArrayList<>();
    
    public void addMember(Member m) {
        members.add(m);
    }
    
    public void notifyMembers(String msg) {
        for (Member m : members) {
            m.receive(msg);
        }
    }
}

class Member {
    void receive(String msg) {
        System.out.println("收到消息:" + msg);
    }
}
  • 生活类比:群里发消息,所有成员手机都会响

2. 策略:出行导航

  • 问题:根据情况选择不同路线

  • 解决

interface RouteStrategy {
    void buildRoute();
}

class DrivingStrategy implements RouteStrategy {
    public void buildRoute() { 
        System.out.println("开车路线"); 
    }
}

class WalkingStrategy implements RouteStrategy {
    public void buildRoute() { 
        System.out.println("步行路线"); 
    }
}

class Navigator {
    private RouteStrategy strategy;
    
    public void setStrategy(RouteStrategy s) {
        this.strategy = s;
    }
    
    public void execute() {
        strategy.buildRoute();
    }
}
  • 生活类比:高德地图可以切换"驾车"、"步行"等不同导航模式

3. 责任链模式:审批流程

问题:请求需要多级处理
解决

abstract class Approver {
    protected Approver next;
    
    public void setNext(Approver next) {
        this.next = next;
    }
    
    abstract void processRequest(int amount);
}

class Manager extends Approver {
    public void processRequest(int amount) {
        if (amount <= 1000) {
            System.out.println("经理批准");
        } else if (next != null) {
            next.processRequest(amount);
        }
    }
}

class CEO extends Approver {
    public void processRequest(int amount) {
        System.out.println("CEO批准");
    }
}

// 使用
Approver chain = new Manager();
chain.setNext(new CEO());
chain.processRequest(5000);  // CEO批准

生活类比:报销流程,金额小的组长批,大的要经理批

4. 命令模式:餐厅点餐

问题:将请求封装为对象
解决

interface Command {
    void execute();
}

class OrderCommand implements Command {
    private Chef chef;
    private String dish;
    
    public OrderCommand(Chef chef, String dish) {
        this.chef = chef;
        this.dish = dish;
    }
    
    public void execute() {
        chef.cook(dish);
    }
}

class Waiter {
    private List<Command> orders = new ArrayList<>();
    
    public void takeOrder(Command cmd) {
        orders.add(cmd);
    }
    
    public void placeOrders() {
        for (Command cmd : orders) {
            cmd.execute();
        }
    }
}

生活类比:服务员记下订单(命令对象),后厨按订单做菜

5. 迭代器模式:电视频道切换

问题:统一遍历不同集合
解决

interface ChannelIterator {
    boolean hasNext();
    String next();
}

class TVChannelList {
    private String[] channels = {"CCTV1", "CCTV5", "HunanTV"};
    
    public ChannelIterator iterator() {
        return new ConcreteIterator();
    }
    
    private class ConcreteIterator implements ChannelIterator {
        private int position;
        
        public boolean hasNext() {
            return position < channels.length;
        }
        
        public String next() {
            return channels[position++];
        }
    }
}

生活类比:用遥控器上下键切换频道,不用知道频道如何存储

6. 中介者模式:机场塔台

问题:对象间直接交互复杂
解决

class Airplane {
    private ControlTower tower;
    
    public void requestLanding() {
        tower.requestLanding(this);
    }
}

class ControlTower {
    public void requestLanding(Airplane plane) {
        System.out.println("允许降落");
    }
}

生活类比:飞机不直接沟通,都通过塔台协调

7. 备忘录模式:游戏存档

问题:需要保存和恢复对象状态
解决

class Game {
    private int level;
    
    public GameMemento save() {
        return new GameMemento(level);
    }
    
    public void load(GameMemento memento) {
        this.level = memento.getLevel();
    }
}

class GameMemento {
    private final int level;
    
    public GameMemento(int level) {
        this.level = level;
    }
    
    public int getLevel() {
        return level;
    }
}

生活类比:游戏存档读档功能

8. 状态模式:红绿灯切换

问题:对象行为随状态改变
解决

interface TrafficLightState {
    void handle();
}

class RedLight implements TrafficLightState {
    public void handle() {
        System.out.println("红灯停");
    }
}

class TrafficLight {
    private TrafficLightState state;
    
    public void setState(TrafficLightState state) {
        this.state = state;
    }
    
    public void change() {
        state.handle();
    }
}

生活类比:交通灯自动按红→绿→黄变化

9. 模板方法模式:冲泡饮料

问题:固定流程中的步骤变化
解决

abstract class Beverage {
    // 模板方法(固定流程)
    final void prepare() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }
    
    abstract void brew();
    abstract void addCondiments();
    
    void boilWater() {
        System.out.println("烧水");
    }
    
    void pourInCup() {
        System.out.println("倒入杯子");
    }
}

class Coffee extends Beverage {
    void brew() { System.out.println("冲泡咖啡"); }
    void addCondiments() { System.out.println("加糖和牛奶"); }
}

生活类比:泡茶和泡咖啡步骤类似,但具体操作不同

10. 访问者模式:医生问诊

问题:对一组对象执行多种操作
解决

interface Patient {
    void accept(Doctor visitor);
}

class ChildPatient implements Patient {
    public void accept(Doctor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

interface Doctor {
    void visit(ChildPatient patient);
    void visit(AdultPatient patient);
}

class Pediatrician implements Doctor {
    public void visit(ChildPatient patient) {
        System.out.println("检查儿童生长发育");
    }
    
    public void visit(AdultPatient patient) {
        System.out.println("成人不看儿科");
    }
}

生活类比:不同专科医生对病人做不同检查


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